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爱因斯坦在引进了洛仑兹的公式并加以改进提高从而提出了若干关系式之后,获得了极大的成功,相对论已基本完成。然而他总是感到理论体系的漏洞太多,如果能够使牛顿力学成为相对论在低速下的近似,那么就没有人能够驳倒了。 爱因斯坦首先考虑的是:怎样使相对论与牛顿力学的动能公式在低速下近似,因为能量是非常敏感的话题。但是绞尽脑汁,始终找不到解决办法。忽一日,爱因斯坦偶得南柯一梦,梦中太白金星告诉他:“将质量变成能量”。诸君都知道爱因斯坦何等的灵性,太白金星一语道破天机,使得爱因斯坦得以写出创世之作。 醒来之后,爱因斯坦立即投入工作。根据质速变换式,当速度增大的时候,质量会随之增大。那么,要使牛顿力学成为相对论在低速下的近似,就应当使质量的增量在低速下等于牛顿力学中的动能。 即令:(1) ((1-V2/L2)-1/2 -1)M0K=1/2 M0V2 ;V<<L 于是问题的关键就是求出K值。 需要说明的是:在爱因斯坦的原始稿件中,光速是用“L”代表的,使用“L”代表光速有两重含义:其一是“LIGHT”的字头,代表光。其二是“LIMIT”的字头,代表极限。从中我们就可以看到“L”的寓意之深刻:由于光速是极限,所以相对论的公式永远是正确的。 闲言少叙,我们接着看爱因斯坦是怎样工作的: 根据(1)式,将等式两边的M0约掉,得到(2)式: (2) ((1-V2/L2)-1/2 -1)K=1/2 V2 ;V<<L 整理(2)式,得到(3)式: (3) K=1/2 V2(L2-V2)1/2 /(L-(L2-V2)1/2) ;V<<L 将(3)式分子与分母同乘以L+(L2-V2)1/2,并整理得到(4)式: (4) K=1/2 (L2-V2)1/2*(L+(L2-V2)1/2) ;V<<L 由于V<<L,因此(L2-V2)1/2=L,于是可以得出(5)式: (5) K= L2 K值的得出令爱因斯坦欣喜若狂,因为根据(5)式就可以写出(6)式: (6)dML2=1/2 M0V2 也就是说:质量的增量乘以光速的平方就等于动能。 爱因斯坦的伟大之处就在于他没有到此为止,因为这样的推导过程过于简单,且给人以打哪指哪的感觉。他大胆地将(6)式左边的“d”去掉,将(6)式右边写成“E”,变成了(7)式: (7)E= ML2 著名的质能关系式就这样诞生了。 但是“L”具有速度的量纲,能量与质量的量纲不同,不同量纲的量不能够互相转换,对于这一点爱因斯坦是非常清楚的。但是思考了很久仍然找不到解决办法。 忽一日,爱因斯坦又得南柯一梦,梦中太白金星告诉他:“将光速变成常数”。爱因斯坦恍然大悟,醒来之后果断地将文稿中所有代表光速的符号“L”均改成“C”。由于在数学中人们经常用“C”来代表常数,于是量纲的问题就解决了。 动能的问题解决了,还有动量的问题没有解决,但是苦等了两个月,太白金星没有再次托梦,所以终究没有解决。爱因斯坦已经不能再等了,于是相对论得以出笼。 由于太白金星两次托梦,所以爱因斯坦对太白金星崇拜有加,常年香火不断。 经常有人说:爱因斯坦盗用别人的研究成果,有欺世盗名之嫌。但质能关系式却实实在在是爱因斯坦的发明,具有完全的自主知识产权。 |