聊聊狭义相对论-第19部分
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懦龊艽蠛艽蟮哪芰浚≡拥且訣=mc2作为理论依据而制造出来的。
我们知道，物质是由分子、原子组成的，而原子里边又有质子呀，中子呀，还有电子，质子和中子结合成了原子核，也正因如此，质子和中子又统称为核子。要知道，当原子核里边的核子分裂和结合时，就会出现质量的亏损，也就是说，分裂或者结合前后的质量不一样了！那，那些质量跑哪里去了呢？
正是变成能量释放出来了！所以，在这样的基础上，人们就可以制造出来原子弹，利用原子核里边的变化，瞬间释放巨大的能量，从而具有极大的杀伤力。
原子弹的诞生有非常多的背景，其中包括政治的、道德的、科学的……当时为了赶在德国法西斯之前制造出原子弹，防止法西斯力量进一步威胁世界的和平，爱因斯坦亲自写信给罗斯福总统，要求尽快研制原子弹。于是，一大批的科学家蜂拥而至，庞大的科学明星阵容，n颗闪耀着智慧光辉的头脑，最终缔造了这种足以毁灭人类文明的武器！
1945年，第一颗原子弹“小男孩”（Little Boy）在日本广岛爆炸，生灵涂炭。直至今天，世界的核武器数量惊人，人类最大的悲哀莫过于制造出来了可以毁灭人类自己的武器！今天，朝鲜、伊朗的核问题依旧摆在我们面前，而其他很多国家也拥有核武器。人类正生活在核武器的威胁当中。
由此看来，科学确实一把双刃剑。它可以造福人类，也可以置我们于死地，而至于应该发挥它的什么作用，这就不是科学所能够掌管的了，而必须依靠道德的力量！
不过，原子弹的过错不能归咎到爱因斯坦一个人的身上，其实E=mc2也一样是可以造福人类的。比如说，烧开水事业（^_^）。现在，人类正面临着能源的危机。随着人类掠夺式的开采，化石能源有一天终究会耗尽。而且，这些化石燃料也带来了严重的环境问题。如何找到新的、无污染的能源，是我们新世纪的重大课题。
而核能就是其中一种理想的能源。核能也是利用质量亏损所放出来的巨大能量，所以它的理论基础还是E=mc2呢！
这又是科学好的一面。
其实，任何事物的好坏关键在于我们怎样去对待。原子能的利用更是如此，希望我们可以自觉起来，坚守道德的高地，为人类的文明事业做出贡献。其实，这也是我们的责任所在。
呵呵，一下子提升到道德问题的讨论，似乎有偏题的倾向。
言归正传，你或许在琢磨着要怎样为烧开水事业做贡献了。原子能也不过仅仅能够利用那么一点亏损的质量，还有一些剩余的没有利用呀！有没有可以利用全部质量的方法呀？
有倒是有，我们就来看看！
E=mc2确实拥有很大的威力，50公斤的质量就可以烧上10^10年开水！然而，究竟有没有将质量100％转化成能量的方法呢？你究竟能不能实现那个伟大的为人类献身的理想呢？
这就不得不提到反物质了。
在《阿丽思镜中奇遇记》中，作者向我们展示了一个神奇美妙的镜中世界。在镜子里边，所有的一切都会跟我们现实生活相反。阿丽思读诗的时候，发现文字是反过来的，差点看不明白。而为了可以和王后说话，阿丽思又不得不听从玫瑰的建议，不能迎着往后走过去，而应该向相反的方向走去！
是呀，当你照镜子的时候，有没有想过这个世界会不会真的存在一个和你相反的“你”呢？平时，我们耳濡目染的物质都是由带正电的质子、带负电的电子和不带电的中子组成。会不会存在一种物质，仿佛照镜子那般，它是由带负电的质子、带正电的电子等组成的呢？那个“反你”跟你只是电荷上存在差异，而其它都一样？
人们将这种物质称为“反物质”。
在1928年，英国物理学家狄拉克就在理论上预言了反物质的存在。这种物质相当于物质的镜像，跟我们平时熟悉的物质的电荷正好相反。
1932年，美国科学家安德森找到了第一个反粒子——正电子！除了电荷带正电之外，这种电子跟我们平时司空见惯的电子没有什么两样，质量是一样的，寿命也相同。
接下来，1955年，人们又发现了反质子，这种质子带的是负电荷！之后又找到了反中子、反介子……值得一提的是，反∑超子的发现要归功到我们国人的身上——1959年中国科学家王淦昌填补了这一个空白（我们应该为此自豪，也应该以此为榜样！）。
最令人振奋的是，1996年1月，当西方人还沉浸在圣诞节的悠闲假期时，一条爆炸性的新闻响彻全球，各大媒体纷纷跟进报道——CERN奥勒特研究小组的科学家们制造出了人类首批“反氢原子”！这是第一次真正意义上的反物质（对于CERN，就是我们前面说到的那个欧洲粒子物理研究所）！次年，美国费米国立加速器实验室也成功地制造出了“反氢原子”！
从理论到实践，从预言到现实，人类将自己的聪明才智发挥到了及至。这是人类科学理论的又一次伟大胜利！向人类致敬！向科学致敬！我们有信心，也有理由走得更远！
现在，几乎每一种粒子，人们都已经找到了它的反粒子！不过，要真正制造出一个“反你”来，却还有很长的路要走呢！
但是，既然反物质是存在的，为什么我们一直都没有发现、没有遇到呢？我们周边都是物质来的呀？反物质又藏在哪里呢？这确实是一个问题，一个到现在还令物理学家头疼的大问题。为什么我们的宇宙中物质这么多，而反物质却那么少？这到现在都还没有确切的答案！是反物质集中在另一个地方，我们没有发现吗？很有可能！ 1997年科学家宣布在银河系中心附近发现了“银心反物质喷泉”现象，这极大地震撼了整个物理学界！1998年，美籍华人科学家、诺贝尔奖得主丁肇中领衔的AMS（Alpha Magnetic Spectrometer）计划，将试图寻找宇宙中的反物质。AMS计划是一个大型国际合作项目，共有美国、意大利、瑞士、中国、法国、德国等10多个国家、50多所高校和科研院所参加。值得关注的是，中国的东南大学、山东大学、中山大学、上海交通大学、中科院电工所等单位近期还加入了AMS科研项目。
物质和反物质具有这么一种特性：只要它们一碰头，就立即会湮灭，放射出辐射来。这就有点像梁山伯和祝英台了，生前两隔，相聚之时，竟已化蝶成仙！物质和反物质寻寻觅觅，难得一见，当两家一接触时，却会双双“化蝶”（湮灭），放出巨大的能量！
注意到了吗？这就将是我们将质量完全转化成能量的方法！
想不到物理学竟也存在着浪漫的梁祝姻缘，原来物理学也有甜蜜蜜的时候。
当物质和反物质相碰头的瞬间，就会互相湮灭，完全转化成巨大的辐射能量，不留下一点自身的痕迹。
比方说，当一个正电子和一个负电子（也就是我们“常见”的电子）相碰时，就会转化成一对γ光子，而辐射光子的能量就刚好对应正负电子的质量和与光速平方的乘积。
于是，我们就找到了一个献身的途径！只要找到一个“反你”或者一堆反物质，然后抱到一快，之后就会将你们的质量完全转化成能量了！这次呀，不再仅仅是50公斤了，而还得加上反物质的质量，也就是100公斤！呵呵，这下可以足足烧上两个10^10年了！
不过，这个方法的实现在现在看来依旧还是不太可能的。然而，这又为我们提供了一条新的、无污染的能源途径哟。
在此提醒一下，如果有一天，你偶然见到了“反你”，千万不要跟他握手，否则你们将相互湮灭，成为一堆能量！
而对于反物质和物质的不均衡之谜，如果你有兴趣的话，不妨在本次冒险完了之后，跟“旅游局”联系一下，去做一次反物质之旅！并且期待你的大功告捷！
也许你会问，爱因斯坦说E=mc2，那么这个E究竟指的是什么能量呢，是热能？势能？动能？……
其实呀，当那个质量是静止质量时，我们可以说E就是静能。静能是什么呢？它包括了该物体一切的能量！像物体的分子运动的动能啦，分子间相互作用的势能啦，使原子与原子之间结合到一起的化学能啦，使电子和原子核结合在一块的电磁能啦，原子核的核子间的结合能啦等等，都是包含在静能中！也就是说，E包括了物体里边所有所有的能量！凡是能量都要算进来！所以，一块小小的物质，也可以包含着巨大的能量！
你上面说静止质量，对应着静能。那要是物体在运动呢，它就有速度了呀，那E有得怎么算呀？
也很简单，静能就是物体静止时所具有的一切能量，当它运动起来之时，就多了动能呀，加上去就行了。其实，不是说物体运动时质量会增大吗，只要你用那个“膨胀”后的质量乘以光速的平方，就是这个时候物体所具有的总能量啦！
这个时候，我们另外有一条更加直观、简洁的式子来计算，那就是
E2=m02c^4＋p2c2
这个E呢，就是物体的总能量。m02c^4就是物体静能的平方，而p呢，就是我们熟悉的动量，p=mu，也就是质量乘以速度那个，这里m就是“膨胀”后的质量了。c，大家就熟悉啦，就是光速，那个299792458米每秒，或者说是30万公里每秒。
这就是相对论的能量与动量关系式。
这个式子的得来是非常简单的，只需要用到质速关系式。进行一些变形，就可以弄出来了。不过，这样“艰巨”的任务，还是交给你去完成吧！我相信你是一定可以办到的！加油哟！
看一下这个式子，我们得发扬从物理方程中找物理意义的精神！爱因斯坦曾经说，理论决定了我们所能观察到的东西！呵呵，如此说来，看懂一条方程，你将具有洞察世界的能力！
从能量与动量关系式中，我们可以看到，一个物体的总能量，其实是静能和动能之和。
当p等于0时，也就是说物体的速度u等于0时，E是物体的静能。
那，要是静能等于0呢？
可以存在这样的事情吗？
只要它还有能量，就有可能！因为，虽然你的静能等于0，但方程的右边还有一项！那一项可以不为0！
慢着，静能等于0意味着什么？！那就得静止质量为0！
你疯了？！
竟然想出这样荒唐的事情来！
非也，非也！一点也不荒唐……
先把那个式子再写一遍：
E2=m02c^4＋p2c2
倘若我们让m0等于0，回发生什么事情呢？
意味着E=pc！
意味着那个具有能量E的物质，它没有静止质量，但却在不停地运动！
存在这样的物质吗？！
p等于什么呢？
p=mu呀！而m=m0/√（1…u2/c2）！所以
p＝m0u/√（1…u2/c2）
现在m0＝0啦，而要使得p不等于0，有没有办法呢？
为了使动量p不等于0，注意一下分子、分母，运用极限的思想，当m0不断趋于0时，上面的分子不断趋于０，为了使动量p为有限值，唯一的办法是让下面的分母也不断趋于０！而要使得分母趋于０，就应该让u不断趋于光速c！
所以，当静能为０时，要使得p不等于0，这种物质就得以光速c运动！
这也就是说，无质量的粒子必须以光速运动！
慢着，我似乎想到了什么！
是的，光子！
光子就是这种以光速运动却静质量为零的粒子！
有趣！有趣！狭义相对论竟然预言了光子的存在！
理论决定了我们所能观察到的东西！
这也印证了前面我们的讨论，任何有质量的物质的运动速度都必须小于光速！回头来看一下，当一个物体不断加速时，速度就会越来越大，于是质量也就会越来越大，加速就会越来越困难！这样就会使得物体的运动速度永远小于光速。这在粒子加速实验中已经得到了证实！但是，对于那个可以以光速运行的粒子——光子来说，由于它没有静止质量，所以它才拥有这一神奇力量——以光速运行！
顺带说一句，光子虽然没有静止质量（或者说是惯性质量），但在广义相对论中，光子是具有引力质量的。所以当你看到“光子的质量”时，就要明白那是指它的引力质量。
为了可以以光速运行，你必须得付出代价！收之桑榆，失之东隅！上帝永远是公平的！
感觉怎样？
神奇吗？
我们还得继续向前走，冒险的路程还没有完呢！
不过，不用叫兔子了，它现在有
