1900:游走在欧洲的物理学霸 第105节

  “然后把它带入LQW变换,看,数学形式保持不变,动量守恒啦!”

  “而且可以看到,当速度v远小于光速c时,分母就会变成1。”

  “此时,动量就又回到了牛顿力学的定义【mv】。”

  “相对论完美兼容牛顿力学。”

  “厉不厉害?”李奇维最后搞怪地补充一句。

  哗!

  李奇维一顿骚操作,瞬间让无数人眼珠子都瞪出来了。

  好家伙,牛顿力学和相对论中,对于动量的定义竟然还不一样。

  关键是在低速情况下,相对论完美覆盖牛顿力学,动量就变回了本来的样子。

  只要逻辑正常的人都能明白,李奇维的想法是对的。

  本来相对论就是自成一套体系,时间、空间都是在相对论的体系下才发生变化。

  那么动量自然也得跟着变化,只有变化后,才会依然守恒。

  这样一来,动量守恒定律没错,相对论也没错。

  李奇维完美解决了这个矛盾。

  “哦,我的上帝,布鲁斯的大脑到底是怎么长的?这种天才的想法,恐怕是上帝亲口对他说的吧。”

  “天才、天才、天才,实在找不到别的词去形容布鲁斯了,我感觉他本人就是物理的化身。”

  “布鲁斯要无敌了,以这种极度敏锐的物理思维,全世界物理学家谁能与之一战。”

  众人已经完全被李奇维天马行空的想象折服。

  普朗克呆呆地看着新定义的动量,嘴巴张的大大的。

  没想到布鲁斯竟然以这种方式解决了矛盾。

  什么都没错,错的是用牛顿力学的思维,去代入相对论。

  他发现,自始至终,布鲁斯都是秉持着相对论的思维,所以一切都显得合理。

  这个理论,普朗克毫不怀疑,自己学生的贡献绝对不低,至少不低于爱因斯坦。

  伦琴、汤姆逊、卢瑟福等大佬也全部傻眼。

  没想到真相竟然如此简单。

  “哈哈哈,这个布鲁斯,果然从来没有让人失望过。”

  “他的思维就跟我们不一样,我猜他已经把自己变成一束光了,始终从高速的视角思考物理问题。”

  爱因斯坦则两眼放出精芒,“对啊,这个角度我怎么没有想到。”

  “任何物理定律必须经过LQW变换,才能符合相对论。”

  “哎呀,布鲁斯,我果然逊你一筹啊,嘿嘿,我服了。”

  “只需略微出手,就让我甘拜下风。”

  面对众人那精彩的表情,李奇维非常淡定。

  这本来就是一层窗户纸的事情,只不过很少有人能一直把自己的思维扭转过来。

  毕竟谁都不可能一直用潜意识告诉自己:你得用脚吃饭。

  普朗克一脸欣慰地看着李奇维,眼中满是慈爱,他完美渡过了自己的心劫。

  于是说道:“布鲁斯,那能量也是如此吧,需要修改定义。”

  李奇维微笑着点点头,“是的,普朗克教授。”

  台下众人也跟着默默点头,心道那就很普通了,反正只要修改定义符合LQW变换就可以了。

  能量估计也没有什么特殊性。

  这一局是布鲁斯胜了,而且是毫不费力,轻松取胜。

  举手投足间,尽显顶级物理学家的风采,让人膜拜。

  李奇维把众人表情尽收眼底,用只有自己能听到的声音,低声笑道:

  “呵呵,接下来能量的推导,就得给你们带去一点小小的震撼了。”

第125章 解释三:质能方程,横空出世!震惊众人!

  证明完动量守恒定律在相对论中依然成立后,李奇维没有停下,他继续说道:“同理,能量也是如此。”

  “普朗克教授所谓的能量指的就是动能,物体运动后所具有的能量。”

  “按照牛顿力学的定义,动能的表达方式为【E=1/2mv】。”

  “一个质量为m的小滑块静止在地面,则它的动能为0。”

  “当我们用恒力F去推动滑块,滑块移动了距离S,然后均匀加速到速度v。”

  “如果我们计算力F在距离S上做的功,会发现它正好等于滑块的动能1/2mv。”

  “这也是动能定理的内容,即外力对物体做的功,等于物体的动能改变量。”

  “如果想要经过LQW变换后,依然满足守恒,则动能需要经过以下改变。”

  “首先,我们用【力乘以位移】来计算外力的功,即【E=FS】。”

  “虽然力F可以用【F=ma】表示,但是刚刚我已经推导了相对论中的新动量定义。”

  “所以,我用动量的变化率【△p/△t】表示F。”

  “这样可以节省大量的运算,而且符合逻辑。”

  “前面我们假设力F是不变的,滑块在做均匀加速运动,但这只是一种特例。”

  “为了保证普适性,我们假设F和S在变化,则这里还需要用到微积分。”

  “如图所示,我要开始计算了。”

  “咔咔咔、咔咔咔”

  “经过计算后,我就得到了在相对论中,新动能的定义方式。”

  在众人起初不在意,然后渐渐皱眉,最后瞪大双眼的震惊下。

  李奇维最后推导出来的公式为:【E=γmc-mc】。

  他继续解释道:“这就是坚持相对论的基本原理,认为物理定律应该满足LQW变换后,得出的新动能定义。”

  “这个公式中,γ称为相对论因子,与物体的速度v有关,γ=1/√(1-v/c)。”

  “我知道,大家可能不太习惯这种动能的表示方法。”

  “但是,牛顿力学就是相对论的近似,不信你们看。”

  “我只要将γ进行泰勒展开,一阶.二阶”

  “成了,这时候就变成了我们熟悉的牛顿力学定义的动能形式:E=1/2mv。”

  “这证明了,牛顿力学动能只是相对论动能的二阶近似。”

  “m依然是我们知道的质量,是一个不随速度和参考系变化而变化的物理量。”

  “而E就是物体因为运动,而具有的动能。”

  “仔细看这个公式,如果当物体的速度v等于0时,那么γ就等于1。”

  “动能就变成E=mc-mc=0。即静止物体的动能为0,这很符合我们的认知。”

  “但是,当物体速度逐渐增大时,相对论因子γ就开始大于1。”

  “γmc与mc的差值越来越大,结果就是物体的动能不断增大。”

  “mc可以理解为质量为m的物体在静止时具有的能量,我把它简称为【静能】。”

  “而E是物体的动能,动能加静能自然就是物体的总能量。”

  “即:【E+mc=γmc】,γmc就是物体因为运动,而具有的总能量。”

  “当然,如果我们把方程换个形式,也可以理解为物体的质量会随着速度增大而增大。”

  “但我认为这种理解,会丢失某些重要的物理信息。”

  “所以,经过以上的推导后,我们可以得到一个简约的公式。”

  “一个静止的物体依然具有能量,统称为静能。”

  “且物体的静能与质量有对应关系,即【E=mc】,c为光速。”

  “我把这个方程叫做【质能方程】。”

  当这个著名的方程,被李奇维通过相对论循序渐进推出来后。

  “嘶!”

  无数人倒吸一口凉气。

  “轰!”

  紧接着就是会场内彻底沸腾。

  所有人都看着那个仿佛上帝亲手写下的公式。

  内心止不住疯狂呐喊:

  什么情况?

  能量和质量不应该是相互独立的概念吗?

  怎么会有等式关系。

  这与牛顿力学根本不符合。

  在牛顿力学中,物体静止时,能量为0才对。

  “不可能,绝对不可能。”

  “这岂不是说质量可以转换成能量?”

  按照这个公式,一个物体哪怕在静止时,依然具有能量,而且能量大小还与质量有关。

  最关键的是,还要乘以一个光速的平方,这是什么概念?

  那岂不是说,一个小小的苹果,其蕴含的能量就是一个天文数字了?

  诺贝尔先生曾经发明一种炸药,名为TNT。(注:实际上不是诺尔贝发明的,但当时的人们认为是他发明的。)

  一千克的TNT爆炸所产生的能量为四百万焦耳。

  按照质能方程计算,一个苹果蕴含的能量大概相当于.500万吨TNT爆炸的能量。

  “嘶!”

  计算出结果的物理学者们,顿时被震惊的麻木了,呆呆的不敢置信。

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