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地下研究所 所长
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我来给力一下: 在1905年中,爱因斯坦推导出了当今世界上最著名的等式,e=mc^2。但他可不是拍脑袋想出来的,而是遵循我们上周视频里据说的狭义相对论…这就是他的思路: 假设你正看着一只漂在真空中的猫,突然它发射出向各个方向散射的光。光会携带一定能量,称为E,那么根据能量守恒,猫肯定失去了能量E。但因为光是向各个方向均匀散射,所以就不会影响猫的速率。那么光是从哪儿来的?不管了。假设你现在玩儿腻了然后切换到新的视角。 从你现在这个新的视角,你是稳坐在宇宙飞船里而猫是在窗外掠过的东西。因此你会算出猫是有一定的动能,就是运动的能量,而且当你看到猫散射出光时,你会再算出猫是失去了光携带的能量,就是KE-E。 除了你在运动中,狭义相对论还告诉我们对于你和猫来说时间的消逝速率不同,所以你会得到不同的频率,也就是光的能量。这也就是相对论的多普勒效应,红蓝转换。对于我们来说,它等同于光的能量乘以一加上你的速率的方除以两倍的光速的平方。 回放一下,如果你以速率v运动,你会看到猫获得了一定量的动能KE1,然后光的散射时会看到猫的能量失去了E倍的一加v方除以2c方。另一方面,如果你站着不动,会看到猫失去了能量E,然后你坐上飞船出发,会看到猫又得到了一定量的动能KE2。 但这情况太二了,你压根儿就没摸过也没影响到那猫,所以我们应该在最后得到相等的能量。 整理一下等式,我们得到光的散射之前和之后的动能一定是不同的,而且物体的动能等于物体的质量乘速率平方的一半,但我们知道两种情况下的速率是相等的,所以为了说明它们有所不同,猫的质量一定在光的散射前后发生了变化。 然后我们消项,你可以看到猫的质量变化量一定等于能量除以光速的平方,或者说是,E=mc^2。 大家可以再看视频学习一遍了。
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