友情提示:如果本网页打开太慢或显示不完整,请尝试鼠标右键“刷新”本网页!阅读过程发现任何错误请告诉我们,谢谢!! 报告错误
九色书籍 返回本书目录 我的书架 我的书签 TXT全本下载 进入书吧 加入书签

聊聊狭义相对论-第19章

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页,按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页,按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
————未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!



懦龊艽蠛艽蟮哪芰浚≡拥且訣=mc2作为理论依据而制造出来的。 
  我们知道,物质是由分子、原子组成的,而原子里边又有质子呀,中子呀,还有电子,质子和中子结合成了原子核,也正因如此,质子和中子又统称为核子。要知道,当原子核里边的核子分裂和结合时,就会出现质量的亏损,也就是说,分裂或者结合前后的质量不一样了!那,那些质量跑哪里去了呢? 
  正是变成能量释放出来了!所以,在这样的基础上,人们就可以制造出来原子弹,利用原子核里边的变化,瞬间释放巨大的能量,从而具有极大的杀伤力。 
  原子弹的诞生有非常多的背景,其中包括政治的、道德的、科学的……当时为了赶在德国法西斯之前制造出原子弹,防止法西斯力量进一步威胁世界的和平,爱因斯坦亲自写信给罗斯福总统,要求尽快研制原子弹。于是,一大批的科学家蜂拥而至,庞大的科学明星阵容,n颗闪耀着智慧光辉的头脑,最终缔造了这种足以毁灭人类文明的武器! 
  1945年,第一颗原子弹“小男孩”(Little Boy)在日本广岛爆炸,生灵涂炭。直至今天,世界的核武器数量惊人,人类最大的悲哀莫过于制造出来了可以毁灭人类自己的武器!今天,朝鲜、伊朗的核问题依旧摆在我们面前,而其他很多国家也拥有核武器。人类正生活在核武器的威胁当中。 
  由此看来,科学确实一把双刃剑。它可以造福人类,也可以置我们于死地,而至于应该发挥它的什么作用,这就不是科学所能够掌管的了,而必须依靠道德的力量! 
  不过,原子弹的过错不能归咎到爱因斯坦一个人的身上,其实E=mc2也一样是可以造福人类的。比如说,烧开水事业(^_^)。现在,人类正面临着能源的危机。随着人类掠夺式的开采,化石能源有一天终究会耗尽。而且,这些化石燃料也带来了严重的环境问题。如何找到新的、无污染的能源,是我们新世纪的重大课题。 
  而核能就是其中一种理想的能源。核能也是利用质量亏损所放出来的巨大能量,所以它的理论基础还是E=mc2呢! 
  这又是科学好的一面。 
  其实,任何事物的好坏关键在于我们怎样去对待。原子能的利用更是如此,希望我们可以自觉起来,坚守道德的高地,为人类的文明事业做出贡献。其实,这也是我们的责任所在。 
  呵呵,一下子提升到道德问题的讨论,似乎有偏题的倾向。 
  言归正传,你或许在琢磨着要怎样为烧开水事业做贡献了。原子能也不过仅仅能够利用那么一点亏损的质量,还有一些剩余的没有利用呀!有没有可以利用全部质量的方法呀? 
  有倒是有,我们就来看看!



  E=mc2确实拥有很大的威力,50公斤的质量就可以烧上10^10年开水!然而,究竟有没有将质量100%转化成能量的方法呢?你究竟能不能实现那个伟大的为人类献身的理想呢? 
  这就不得不提到反物质了。 
  在《阿丽思镜中奇遇记》中,作者向我们展示了一个神奇美妙的镜中世界。在镜子里边,所有的一切都会跟我们现实生活相反。阿丽思读诗的时候,发现文字是反过来的,差点看不明白。而为了可以和王后说话,阿丽思又不得不听从玫瑰的建议,不能迎着往后走过去,而应该向相反的方向走去! 
  是呀,当你照镜子的时候,有没有想过这个世界会不会真的存在一个和你相反的“你”呢?平时,我们耳濡目染的物质都是由带正电的质子、带负电的电子和不带电的中子组成。会不会存在一种物质,仿佛照镜子那般,它是由带负电的质子、带正电的电子等组成的呢?那个“反你”跟你只是电荷上存在差异,而其它都一样? 
  人们将这种物质称为“反物质”。 
  在1928年,英国物理学家狄拉克就在理论上预言了反物质的存在。这种物质相当于物质的镜像,跟我们平时熟悉的物质的电荷正好相反。 
  1932年,美国科学家安德森找到了第一个反粒子——正电子!除了电荷带正电之外,这种电子跟我们平时司空见惯的电子没有什么两样,质量是一样的,寿命也相同。 
  接下来,1955年,人们又发现了反质子,这种质子带的是负电荷!之后又找到了反中子、反介子……值得一提的是,反∑超子的发现要归功到我们国人的身上——1959年中国科学家王淦昌填补了这一个空白(我们应该为此自豪,也应该以此为榜样!)。 
  最令人振奋的是,1996年1月,当西方人还沉浸在圣诞节的悠闲假期时,一条爆炸性的新闻响彻全球,各大媒体纷纷跟进报道——CERN奥勒特研究小组的科学家们制造出了人类首批“反氢原子”!这是第一次真正意义上的反物质(对于CERN,就是我们前面说到的那个欧洲粒子物理研究所)!次年,美国费米国立加速器实验室也成功地制造出了“反氢原子”! 
  从理论到实践,从预言到现实,人类将自己的聪明才智发挥到了及至。这是人类科学理论的又一次伟大胜利!向人类致敬!向科学致敬!我们有信心,也有理由走得更远! 
  现在,几乎每一种粒子,人们都已经找到了它的反粒子!不过,要真正制造出一个“反你”来,却还有很长的路要走呢! 
  但是,既然反物质是存在的,为什么我们一直都没有发现、没有遇到呢?我们周边都是物质来的呀?反物质又藏在哪里呢?这确实是一个问题,一个到现在还令物理学家头疼的大问题。为什么我们的宇宙中物质这么多,而反物质却那么少?这到现在都还没有确切的答案!是反物质集中在另一个地方,我们没有发现吗?很有可能! 1997年科学家宣布在银河系中心附近发现了“银心反物质喷泉”现象,这极大地震撼了整个物理学界!1998年,美籍华人科学家、诺贝尔奖得主丁肇中领衔的AMS(Alpha Magnetic Spectrometer)计划,将试图寻找宇宙中的反物质。AMS计划是一个大型国际合作项目,共有美国、意大利、瑞士、中国、法国、德国等10多个国家、50多所高校和科研院所参加。值得关注的是,中国的东南大学、山东大学、中山大学、上海交通大学、中科院电工所等单位近期还加入了AMS科研项目。 
  物质和反物质具有这么一种特性:只要它们一碰头,就立即会湮灭,放射出辐射来。这就有点像梁山伯和祝英台了,生前两隔,相聚之时,竟已化蝶成仙!物质和反物质寻寻觅觅,难得一见,当两家一接触时,却会双双“化蝶”(湮灭),放出巨大的能量! 
  注意到了吗?这就将是我们将质量完全转化成能量的方法!


想不到物理学竟也存在着浪漫的梁祝姻缘,原来物理学也有甜蜜蜜的时候。 
  当物质和反物质相碰头的瞬间,就会互相湮灭,完全转化成巨大的辐射能量,不留下一点自身的痕迹。 
  比方说,当一个正电子和一个负电子(也就是我们“常见”的电子)相碰时,就会转化成一对γ光子,而辐射光子的能量就刚好对应正负电子的质量和与光速平方的乘积。 
  于是,我们就找到了一个献身的途径!只要找到一个“反你”或者一堆反物质,然后抱到一快,之后就会将你们的质量完全转化成能量了!这次呀,不再仅仅是50公斤了,而还得加上反物质的质量,也就是100公斤!呵呵,这下可以足足烧上两个10^10年了! 
  不过,这个方法的实现在现在看来依旧还是不太可能的。然而,这又为我们提供了一条新的、无污染的能源途径哟。 
  在此提醒一下,如果有一天,你偶然见到了“反你”,千万不要跟他握手,否则你们将相互湮灭,成为一堆能量! 
  而对于反物质和物质的不均衡之谜,如果你有兴趣的话,不妨在本次冒险完了之后,跟“旅游局”联系一下,去做一次反物质之旅!并且期待你的大功告捷! 
  也许你会问,爱因斯坦说E=mc2,那么这个E究竟指的是什么能量呢,是热能?势能?动能?…… 
  其实呀,当那个质量是静止质量时,我们可以说E就是静能。静能是什么呢?它包括了该物体一切的能量!像物体的分子运动的动能啦,分子间相互作用的势能啦,使原子与原子之间结合到一起的化学能啦,使电子和原子核结合在一块的电磁能啦,原子核的核子间的结合能啦等等,都是包含在静能中!也就是说,E包括了物体里边所有所有的能量!凡是能量都要算进来!所以,一块小小的物质,也可以包含着巨大的能量! 
  你上面说静止质量,对应着静能。那要是物体在运动呢,它就有速度了呀,那E有得怎么算呀? 
  也很简单,静能就是物体静止时所具有的一切能量,当它运动起来之时,就多了动能呀,加上去就行了。其实,不是说物体运动时质量会增大吗,只要你用那个“膨胀”后的质量乘以光速的平方,就是这个时候物体所具有的总能量啦! 
  这个时候,我们另外有一条更加直观、简洁的式子来计算,那就是 
  E2=m02c^4+p2c2 
  这个E呢,就是物体的总能量。m02c^4就是物体静能的平方,而p呢,就是我们熟悉的动量,p=mu,也就是质量乘以速度那个,这里m就是“膨胀”后的质量了。c,大家就熟悉啦,就是光速,那个299792458米每秒,或者说是30万公里每秒。 
  这就是相对论的能量与动量关系式。 
  这个式子的得来是非常简单的,只需要用到质速关系式。进行一些变形,就可以弄出来了。不过,这样“艰巨”的任务,还是交给你去完成吧!我相信你是一定可以办到的!加油哟! 
  看一下这个式子,我们得发扬从物理方程中找物理意义的精神!爱因斯坦曾经说,理论决定了我们所能观察到的东西!呵呵,如此说来,看懂一条方程,你将具有洞察世界的能力! 
  从能量与动量关系式中,我们可以看到,一个物体的总能量,其实是静能和动能之和。 
  当p等于0时,也就是说物体的速度u等于0时,E是物体的静能。 
  那,要是静能等于0呢? 
  可以存在这样的事情吗? 
  只要它还有能量,就有可能!因为,虽然你的静能等于0,但方程的右边还有一项!那一项可以不为0! 
  慢着,静能等于0意味着什么?!那就得静止质量为0! 
  你疯了?! 
  竟然想出这样荒唐的事情来! 
  非也,非也!一点也不荒唐……



先把那个式子再写一遍: 
  E2=m02c^4+p2c2  
  倘若我们让m0等于0,回发生什么事情呢? 
  意味着E=pc! 
  意味着那个具有能量E的物质,它没有静止质量,但却在不停地运动! 
  存在这样的物质吗?! 
  p等于什么呢? 
  p=mu呀!而m=m0/√(1…u2/c2)!所以 
  p=m0u/√(1…u2/c2) 
  现在m0=0啦,而要使得p不等于0,有没有办法呢? 
  为了使动量p不等于0,注意一下分子、分母,运用极限的思想,当m0不断趋于0时,上面的分子不断趋于0,为了使动量p为有限值,唯一的办法是让下面的分母也不断趋于0!而要使得分母趋于0,就应该让u不断趋于光速c! 
  所以,当静能为0时,要使得p不等于0,这种物质就得以光速c运动! 
  这也就是说,无质量的粒子必须以光速运动! 
  慢着,我似乎想到了什么! 
  是的,光子! 
  光子就是这种以光速运动却静质量为零的粒子! 
  有趣!有趣!狭义相对论竟然预言了光子的存在! 
  理论决定了我们所能观察到的东西! 
  这也印证了前面我们的讨论,任何有质量的物质的运动速度都必须小于光速!回头来看一下,当一个物体不断加速时,速度就会越来越大,于是质量也就会越来越大,加速就会越来越困难!这样就会使得物体的运动速度永远小于光速。这在粒子加速实验中已经得到了证实!但是,对于那个可以以光速运行的粒子——光子来说,由于它没有静止质量,所以它才拥有这一神奇力量——以光速运行! 
  顺带说一句,光子虽然没有静止质量(或者说是惯性质量),但在广义相对论中,光子是具有引力质量的。所以当你看到“光子的质量”时,就要明白那是指它的引力质量。 
  为了可以以光速运行,你必须得付出代价!收之桑榆,失之东隅!上帝永远是公平的! 
  感觉怎样? 
  神奇吗? 
  我们还得继续向前走,冒险的路程还没有完呢! 
  不过,不用叫兔子了,它现在有
返回目录 上一页 下一页 回到顶部 0 1
未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!
温馨提示: 温看小说的同时发表评论,说出自己的看法和其它小伙伴们分享也不错哦!发表书评还可以获得积分和经验奖励,认真写原创书评 被采纳为精评可以获得大量金币、积分和经验奖励哦!