“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。