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能量的本质(牛顿力学体系和爱因斯坦质能方程的简析)

2023-07-28 11:25 作者:若有若无的风  | 我要投稿

在现实世界中,能量怎么来的一直是一个非常有趣的问题,能量的本质是什么?怎么制造能量?

在牛顿和爱因斯坦能量表达之前,人们就已经开始使用能量了,并且认识到了能量的存在,比如人要获取食物来生存,风车可以利用水来推动,火可以将食物煮熟——这再次说明了实践的重要性。解释不清的东西不一定没有用过,而表达出来解释出来是将认识论和实践论形成方法论,以用来扩大实践群体的一个途径——一些人说你只提出问题,并没有提出解决问题的办法,我觉得这完全是等着别人喂的想法。不同的人看事物的认识程度是不同的,所进行的实践也是不同的,因而形成的方法论也是不同的。有的人能从认识论中学到东西,还能指导实践形成方法论。这三者的关系留待后面进行详细分析。

通过上面的举例我们可以感受到一个事实:能量有绝对能量和相对能量之分。势能是一种相对能量,比如重力势能。原子能是一种绝对能量,例如火,原子弹。为什么说火也是一种原子能呢?因为它剧烈的改变了物质在环境中的存在形态,只是它的物质形态变迁能级没有原子弹那么大,所以能量也就相对较小。在牛顿物理学体系中重力势能是转化为能量表达式是Ek=mv²/2,在爱因斯坦质能方程中Ek=mc²。很多人想问牛顿力学中的能量与爱因斯坦质能方程中的能量相差了一般,差这中间的差值去了哪里,这里可以参考牛顿第三定律,也就是力的作用是相互的。牛顿力学是宏观物理学的典范,物体的能量并没有消失,而是有一半转化为相对参考系的能量了。但是对于其中一个物体本身而言,这个过程的能量只有一半成为自身的能量,另一半则成为参考系外部的能量,由于宏观速度几乎为零,因而被忽视了,但是并没有消失。当我们把相对参考系考量到量子尺度,也就是相对参考系成了一个绝对量,即光速和量子尺度,那么它所产生的能量在这个微观尺度就是绝对的,这就是原子弹的基本原理——无论是裂变还是聚变,物质发生巨大跃迁,同时暴露在一个差值巨大的宏观尺度层面,那么它的能量就是极其巨大的。

这样我们就能了解到能量的本质,即物质绝对量产生的势能和物质相对尺度的跃迁产生的势能——本质都是势能的一种,只是一种是量的变化,一种是相对尺度(粒子尺度)的变化。那么“量变到质变”是不是绝对的呢?不是的。从量变到质变的最主要条件是环境的变化,而环境的变化本质也是质的变化,而非量的变化,这是最容易犯错的地方。

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