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我所谓能量守恒
是指能量在此处增加
必然在别处减少
另外
我们刚才已经确定
物体的质量也是潜在的能量源泉
比如拿一块一千克的物体
不管是什么
对它进行某种操作
让它消失掉
这里所说的消失
并不是简单的把这一千克重的东西磨成碎屑
它真的消失了
那么取代这块物体的必然是一千克的能量
可能还要加上对它操作过程中投入的能量
这一千克能量的形式可能是质量和动能
例如
消失的东西所含能量的一部分产生了几百克的新物体
而剩余的能量转化为动能
新生物体快速的运动着
当然
这是一个我们编造的物理场景
尽管如此
类似场景却被爱因斯坦理论所允许
非常值得玩味
在爱因斯坦之前
没有人会想到物质可以毁灭
质量可以转化为能量
因为质量和能量被认为是毫不相关的
在它之后
事情发生了转变
人们不得不承认
质量和能量仅仅是事物的不同表现形式
因为能量
质量和动量组成了一个时空量
时空动量矢量
在物理学中
它被称为能量
动量四维矢量
与空间和时间一样
能量和动量也不再被当做独立的量来看待了
它是能量
动量四维矢量这个更深刻物理量的影子
我们的直觉愚弄了我们
导致了偏见
才使得我们将时间和空间分开
将能量和动量隔离
心安理得的相信他们是不相关的东西
但是大自然并非如此
质量转化为能量的现象普遍存在
假如这类过程不能发生
人类就不会存在质量转化为能量的说法强硬有力
在剖析它之前
我们需要进一步解释下物质的毁灭是什么意思
毁灭并不意味着花瓶跌落
摔成碎片
一个珍贵花瓶的碎裂令人沮丧
清扫碎片
仔细称量
它碎裂前后的质量并没有发生改变
我们所说的物质毁灭不是这个意思
相反
它是指花瓶破坏后
原子比以前减少了
相应的质量也减少了
毁灭是一个新的概念
会引起争议
我们一向认为
物体由细小的部件构成
我们可以把他们拆散
重排列
但不能摧毁他们
这个观点源远流长
可以一直追溯到古希腊的德莫克利特
足见他强大的说服力
然而
爱因斯坦的理论推翻了这种世界观
并展现了一个新的物质观念
在爱因斯坦的世界中
物质的边界模糊了
它可以突然产生
又可以突然消失
这种毁灭和创生的过程在粒子物理加速器中进行着
我们稍后就会谈起这些有趣的现象
我们即将抵达故事的高潮
这是最美妙的部分
泰勒斯也会神魂颠倒
不知所措
我们将确切的确定
c即是光速
因为以时空方式思考世界
c是指宇宙上限速度
而不是光速
这一点需要一直强调
在上一章中
我们绕到第三章
借助那里的结果确定了c就是光速
现在
我们不去借助其他想法
不把c解释为宇宙上限速度
而是去深入时空框架之内
寻找e等于MC平方中c的新的解释
爱因斯坦智能方程含有一个奇特而隐蔽的特性
这个特性就是重新解释c的法门
为了进一步研究
我们放一放近似分析的方法严格写出来
能量
动量四矢量的空间部分和时间部分
它们分别是伽马MV和伽马MC平方
我们对此进行发问
如果一个物体的质量为零
会发生什么
看起来
这个问题有些奇怪
如果仅凭观感
你会发现
如果质量等于零
那么物体总是有零能量和零动量
也就是这种情况下什么都不存在
没有任何东西
但数学公式暗藏玄机
事实并非如此
仔细观察伽马项
伽马等于一除以一减v平方除以c平方的平方根
假定物体以速度c运动
那么就会有一除以零
零的平方根是零
伽马变为无穷大
但质量为零
速度为c
情况比较特殊
在这种情况下
根据动能和能量的表达式
我们得到无穷大乘以零
一个没有数学定义的关系
也就是说
能量和动量的表达式对这种特殊情况是失效的
我们无权据此得出结论
对于无质量的粒子
它的能量和动量必须为零
然而
我们可以换一个角度发问
动量和能量的比值会怎么样呢
简单推演一下
把e等于伽马MC平方除以p等于伽马MV
得到e除以p等于c平方除以v
代入v等于c
就得到一个有意义的方程
e等于CP
因此
即便物体的质量为零
它的能量和动量也可以不等于零
前提是它必须以速度c运动
爱因斯坦的理论允许无质量粒子的存在
下面
该实验派上用场了
实验发现
光是一种粒子
被称为光子
并且它的质量为零
因此
光必须以速度c传播
问题是
如果未来的某一天
实验证实光子有一个很小的质量
该怎么办
好吧
希望你现在能回答这个问题