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爱因斯坦E=mc2方程的量纲法证明及其一般通用质能方程
          爱因斯坦E=mc2方程的量纲法证明及其一般通用质能方程
  (作者:尚武SC君)

  质能方程E=mc²,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速(常量,c=300000km/s)。由阿尔伯特·爱因斯坦提出,是爱因斯坦相对论中的一个著名公式。该公式反映了物质粒子在结合或分裂转变前后,能量和质量变化数量的等价关系。
  它是核爆炸的基础理论,也是原子弹和氢弹的基石。其能量是巨大的,是个天文数字。美国人根据这个理论而发明了原子弹,并在日本进行了两次爆炸,威力巨大,造成了无数平民的伤亡,损失惨重。这两次核爆炸后间接的证明了其理论的正确性。
  毫无疑问,爱因斯坦的这个着名方程是最光彩夺目的科学发现之一,但同时也是最令人不安的之一。公式中诠释的力量主要在于c2,即光速(每秒30万公里)的平方。以此为乘数90000000000,你无需多少物质(微量的钚足矣)产生的能量就能毁灭一座城市。可见一次核爆炸的威力有多大。这个公式是爱因斯坦在1905年提出来的,爱因斯坦首先提出用放射性物质来检验质能关系。
  虽然爱因斯坦的这个方程发明有一百多年了,但至今没有一个很好的实验物理方法来予以证明它的正确性。因为一次核爆炸所产生的能量是很难实际完全测量出来的。核爆炸只能定性证明它的正确性。
  那还有没有一个简单的办法就可以证明该方程的正确性呢?本人采用量纲运算法则对这个方程进行了简单证明,证明这个方程是正确的。见如下所述:(注意:这里只进行量纲运算,而不进行任何数字运算)
  求证:E=mc2量纲为焦耳
  证明:已知能量的单位为焦耳,质量的单位为千克(kg),
  焦耳=牛顿·米(即N·m,这里的m为米)
  根据牛顿第二力学定理(F=ma,这里的m为质量)的量纲有:
  牛顿=kg·m/s2(这里的m为米),代入后得:
  焦耳=kg·m/s2·m= kg·m2/s2(这里的m为米)
  根据爱因斯坦的质能公式并取其量纲有:
  E=mc2(这里的m为质量)
  = kg·(m/s)2 = kg·m2/s2(这里的m为米)
  =焦耳(注意:是量纲相等,并未考虑任何数字)
  证明完毕。
  从以上证明中可以看出,最后得到能量(E)的量纲(即单位)为焦耳,说明经过E=mc2的公式运算后,得到的结果数据就是能量值。这一点毋庸置疑。
  现在假设E=mcn(即n次方),当n<>2时(即不等于2),无论如何其量纲是不可能等于焦耳的,这也可从反面证明这个公式也是正确的。即只有n=2时才是能量计算公式,其他的都不是。所以E=mc2是完全正确的。
  考虑将爱因斯坦的质能方程推广到一般质能方程有:
  E=kmc2,其中k是一个纯标量系数,此时E的量纲皆为焦耳。
  这是一个由本人提出的一般通用(广义)质能方程。
  而爱因斯坦所提出的质能公式只是k=1时的特例,那么k还会不会等于其他的数值呢?理论上是完全有可能的,到底有没有?本人也不得而知,这个必须经过实验物理的测试才能最后求得。我预测理论上是存在这样的常数的,这有待专业物理学家进一步的研究和探讨。
  本人只是提出一个理论预测模型而已。
  (张胜持、武汉大学)
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