| 记者 陈勇 2005-12-23 06:26 新华社洛杉矶12月22日电 (记者 陈勇)美国国家标准技术研究所和麻省理工学院的物理学家说,他们通过迄今最直接、最精确的实验证明了爱因斯坦狭义相对论中著名的质能公式。 质能公式(E=MC2)指出,物质的总能量相当于其质量乘以光速的平方。它表明能量和质量可以互相转换,而光速是恒定不变的常数。这一公式是爱因斯坦1905年发表狭义相对论时提出的,被认为是狭义相对论的基础,也奠定了新的时空观。 此前,其他物理学家曾用多个间接实验证明了质能公式的正确性。但科学家认为,这些实验存在一定前提条件,可能引起对质能公式广泛适用性的质疑。美国科学家在22日出版的《自然》杂志上发表论文说,他们所采用的方法已能直接支持质能公式。 这一实验的原理是:按照质能公式,当一个原子核捕获新的中子时,它的质量就会变成原先原子核和中子质量之和、再减去这一过程消耗的中子结合能,中子结合能包括放射出的伽马射线能量以及原子核碰撞后的反冲。因此,只要分别测出原子核被中子轰击前后质量的变化以及轰击期间发出的能量,然后进行比较,就可以验证质能公式是否准确。 科学家选用了硅和硫原子来进行实验。美国国家标准技术研究所的科学家依据伽马射线在晶格中的散射角来测量其波长,波长就决定了伽马射线的能量。而麻省理工学院的科学家则用电磁阱“固定”住捕获中子前后的原子,并精确测定其质量。 他们的测量结果表明,质量和光速的平方的乘积(MC2)与能量(E)的差异,大约为千万分之四,足以表明质能公式的正确性。科学家在论文中称,这是“迄今为止对质能公式最精确的直接验证”,比此前的证明精度高了55倍。 质能公式 质能公式E=MC2,等式中的E代表能量,M代表质量,C2代表光速的平方。用最简单的话来说,这个等式的意思是:由于光速不变,质量和能量是等价的,它们是同一东西的两种形式:能量是获释的质量,质量是等待获释的能量。等价即是同一,一个东西当你从不同角度来观察时,就会得到不同的概念和结论,这就是为什么要想得到对一个事物的整体认识,只能用“合”的方法而不能用“分”的方法的原因。从质能公式,可以得到一个推论:一切能量都是由质量转化来的,一切能量的增加都必然伴随着质量的减少,在宇宙中,物质或者直接表现为能量———热能(各种电磁波),或者表现为它的间接形式———质量。
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