理论教育 能量方程的相对性:爱因斯坦、熵、量子力学与宇宙起源

能量方程的相对性:爱因斯坦、熵、量子力学与宇宙起源

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:爱因斯坦相对论方程同样可以用相对质量表示,即式中:m为粒子的有效质量;m0为粒子的静止质量;v为运动粒子的速度;c为光速。粒子的有效质量的增加与相对论时间的延长是一致的。爱因斯坦假设,即使在静止时质量也一定有能量,这正是他所提出的质能方程,即式中,ε为质量的总能量。我们看到,式(1.6)或等效等式(1.7)是众所周知的爱因斯坦质能方程。

能量方程的相对性:爱因斯坦、熵、量子力学与宇宙起源

爱因斯坦狭义相对论的本质是时间是一个相对于速度的相对量,即:

式中:Δt ′为运动子空间的时间窗;Δt为静止子空间的时间窗;ν为运动子空间的速度;c为光速

相对于静止子空间的时间窗口tΔ,运动子空间的时间窗口t′Δ似乎随着运动子空间速度的增加而变宽。换句话说,运动子空间的速度改变了相对于静止子空间的相对论时间速度。例如,相对于静止子空间,运动子空间的相对论时间流逝速度变慢;子空间内的时间流逝速度是不变的或恒定的。换句话说,时间的流逝速度在子空间内是一样的,但是在不同的速度下子空间之间有差别。事实上,一个子空间内的时间流逝的速度(如1 s、2 s、…)是由光速决定的,正如我们将看到的时序宇宙是如何被创造出来的。

爱因斯坦相对论方程同样可以用相对质量表示,即

式中:m为粒子的有效质量(或运动质量);m0为粒子的静止质量;v为运动粒子的速度;c为光速。

粒子的有效质量(或运动质量)的增加与相对论时间的延长是一致的。

参照二项式展开式,式(1.2)可以写为

将式(1.3)乘以光速c2,并注意到v4/c4级的项小得可以忽略不计,式(1.3)可以近似为(www.daowen.com)

也可以写为

式(1.5)的意义在于:m-m0代表由于运动而增加的质量(类似于动能);m0为静止质量;(m-m0)c2为运动产生的额外能量增益。

爱因斯坦假设,即使在静止时质量也一定有能量,这正是他所提出的质能方程,即

式中,ε为质量的总能量。

式(1.6)可以改写为

并且表示该能量是静止质量的能量,其中v=0,m≈m0

我们看到,式(1.6)或等效等式(1.7)是众所周知的爱因斯坦质能方程。

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