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其实我们什么也不用做
只要回到第三章
把爱因斯坦的第二个假设替换掉
改成无质量物体的速度是个普遍适用的常数
也就是说
这个测量出光子质量的实验并没有改变常数c
它只是不允许我们把它与光的传播速度等同起来而已
这一点相当深刻
e等于MC平方中的c之所以与光有关系
是因为光子恰好是无质量的粒子
从历史角度来看
这是非常重要的
由于光的特性
法拉第这样的实验学者和麦克斯韦这样的理论家便通过电磁波传播现象接触到了宇宙上限速度
对
爱因斯坦的思想也是这样
如果没有宇宙上限速度和光速相等的巧合
他就不会发现相对论
我们也永远不会知道相对论
用巧合这个词可能是恰当的
因为粒子物理学没有提供根本的理论保证光子的质量一定等于零
这一点将在第七章中了解到
此外
一个被称为西格斯机制的理论可能赋予光子一个非零的质量
因此
把e等于MC平方中的c视为无质量粒子的速度更为准确
这些粒子绝对的遵循着这个速度在宇宙中运动
从时空架构来看
c的引入使得我们能够计算时间方向的距离
它深深根植于时空结构之中
光速平方这个因子可能没能逃过你的眼睛
与质量有关的能量都带有这一因子
相对于日常的车水马龙
二分之一MV平方中的速度杯
光速是如此之大
所在质量中的能量的体量就不足为奇了
即便是很小的质量
也能释放出惊人的能量来
我们还没能声称这种能量已被证明可以直接获取
但如果我们能够做到这一点
那将是多大的能源供应啊
说我们坐在能量的金山银山上不为过吧
我们还可以量化它
毕竟手头有这样一个公式
当一个质量为m的粒子以速度v运动时
它的动能大约等于二分之一MV平方
而质量储存的能量等于MC平方
我们假设v比c小
否则我们需要使用更复杂的公式
伽马MC平方
为了更好的理解这些等式的意思
我们带入一些数字
一个灯泡通常每秒辐射一百焦耳的能量
焦耳是能量单位
以詹姆斯
焦耳的名字命名
詹姆斯
焦耳是曼彻斯特的一个伟大人物
他的智慧推动了工业革命
一百焦耳每秒的能量等于一百瓦
瓦是以苏格兰工程师詹姆斯
瓦特的名字来命名的
这些日常物理量的单位体现着我们对十九世纪的纪念
那是科学取得惊人进步的世纪
对于一个拥有十万居民的城市
估算一下
需要大约一亿瓦
一百兆瓦的电力供应
即便要产生一百焦耳的能量
就需要相当大的机械力了
这个能量相当于以一百三十五英里每小时的速度运动的网球的动能
一百三十五英里是职业网球的发球速度
你不妨简单验证下
一个网球的质量是五十七克或零点零五七千克
一百三十五英里每小时几乎等于六十米每秒
把这些数字带入二分之一MV平方
网球的动能便等于二分之一乘以零点零五七乘以六十乘以六十焦耳
这里一焦耳定义为两千克质量以一米每秒的速度移动的动能
这个定义是我们将速度从英里每小时转换为米每秒的原因
然后简单做下乘罚
就可以得到能量的结果了
因此
我们需要挥动网球拍
每秒一次来为电灯泡供电
实施上
我们需要发速度更大的球
或者提高发球频率
因为我们还需要从这些球中提取动能
将其转化为电能
通过发电机
并将其输送到灯泡
点亮一个电灯泡确实要费一番周折
点亮一个灯泡需要多少质量呢
如果我们使用爱因斯坦的理论
把质量全部转化为能量的话
根据质量等于能量除以光速的平方一百焦耳两次除以三亿米每秒
答案超过零点零零零零零零零零零零零一克
一点点
也就是百万分之一的百万分之一克
即万亿分之一克
这样算来
我们每秒钟只需要销毁一微克的物质
就可以为一座城市提供电力
我们只需要三千克的材料
就可以让这座城市维持一百年
因为一个世纪大约有三十亿秒
毫无疑问
被锁在物质内部的能量与我们通常的能量有着完全不同的体量
如果我们释放它
利用它
我们就解决了地球上存在的能源问题
最后再说一点
对我们来说
质量中蕴含的能量简直是天文数字
很容易把原因归结为光速
因为光速是一个非常大的数字
这样做显然没有抓住问题的核心
问题的关键是
我们日常应对的速度与宇宙上限速度相比非常小
因此
相对于MC平方
二分之一MV平方是一个非常小的数字
我们之所以生活在能量相对较低的环境中
归根结底
与自然力的强弱有关
特别是电磁力和引力的相对较弱有关
我们会在第七章进入粒子物理的世界
在那里更详尽的讨论这个问题
爱因斯坦之后的半个世纪里
人类最终发现了从物质中提取大量的智能的方法
今天核电站是毁灭物质的装置
相反
数十亿年来
大自然一直在利用e等于MC平方
我们应该非常真切的感受到
e等于MC平方是生命的种子
如果没有它
太阳不会燃烧
黑暗会永久笼罩大地