E=MC中的M到底是什麼意思?並非指質量,隱藏著更深層的宇宙奧秘

愛因斯坦的質能方程E=MC,很多人都聽過說,公式中的M代表著質量,但那只是表面,很多人並不知道,裡面還蘊藏著更深刻的宇宙奧秘。

E=MC中的M到底是什麼意思?並非指質量,隱藏著更深層的宇宙奧秘

先從微觀世界說起。

我們都知道,一個氫原子包含一個質子和一個電子,按道理講,氫原子的質量應該等於質子和電子的質量總和,但事實並非如此,氫原子的質量要比質子和電子質量綜合小,為何會這樣呢?

E=MC中的M到底是什麼意思?並非指質量,隱藏著更深層的宇宙奧秘

這裡就必須重新解讀愛因斯坦的質能方程E=MC。我們經常聽到這種說法:質量是能量的一種表現形式,或者說質量是被束縛的能量,質量可以轉換成能量等等。其實這些說法都不是很嚴謹。

質量應該包含兩個方面,第一物體的組成結構,第二,物體的內部的運動方式。

舉個簡單的例子,有兩個完全一樣的鬧鐘,除了一點:一個鬧鐘壞掉了,指標不走動了。另一個鬧鐘是好的,指標正常走動。這兩個鬧鐘的質量一樣大嗎?

並不一樣,指標走動的鬧鐘質量會大一些。為什麼?

E=MC中的M到底是什麼意思?並非指質量,隱藏著更深層的宇宙奧秘

因為鬧鐘的指標在轉動,具有動能,同時由於摩擦會產生熱能,還有緊緊的彈簧也會產生勢能,這些能量也是鬧鐘質量的一部分,用E=MC可以計算出來對整個鬧鐘質量的貢獻。

不過由於光速是在太大了,能量除以光速的平方,得到的質量太小了,可以忽略不計,我們也很難測量到這種微小的差異。

我們平時所說的質量指的是靜止狀態下的質量,也就是靜質量。只不過我們通常不會說“靜質量”,而是用質量代替!而公式中E=MC的M就是指的靜質量。

再舉個通俗的例子,每當你開啟手電筒,它的質量就開始變小,現在你應該知道為什麼了吧?

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因為光就是一種能量,這些能量是儲存在電池裡,以化學能的形式存在。當轉變為光能釋放出去之後,手電筒內部的能量就減少了,自然質量也會變小。

回到文章開頭提出的問題:氫原子的質量為什麼比質子和電子的質量總和要小呢?

簡單說,因為質子和電子的勢能是負的。如何理解這句話?

E=MC中的M到底是什麼意思?並非指質量,隱藏著更深層的宇宙奧秘

來個思想實驗,電子和質子相距無限遠時的勢能為零,由於兩者相互吸引,必然相互靠近,勢能當然也會變小,所以電子質子之間的勢能是負的。

雖然電子圍繞質子執行過程中也有動能,但計算結果顯示,勢能更大,動能和勢能綜合起來還是負的,根據公式E=MC,M當然也是負的,所以氫原子的質量要比質子和電子的質量總和小一些!