能量的本質(zhì)(牛頓力學(xué)體系和愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的簡(jiǎn)析)
在現(xiàn)實(shí)世界中,能量怎么來(lái)的一直是一個(gè)非常有趣的問(wèn)題,能量的本質(zhì)是什么?怎么制造能量?
在牛頓和愛(ài)因斯坦能量表達(dá)之前,人們就已經(jīng)開(kāi)始使用能量了,并且認(rèn)識(shí)到了能量的存在,比如人要獲取食物來(lái)生存,風(fēng)車(chē)可以利用水來(lái)推動(dòng),火可以將食物煮熟——這再次說(shuō)明了實(shí)踐的重要性。解釋不清的東西不一定沒(méi)有用過(guò),而表達(dá)出來(lái)解釋出來(lái)是將認(rèn)識(shí)論和實(shí)踐論形成方法論,以用來(lái)擴(kuò)大實(shí)踐群體的一個(gè)途徑——一些人說(shuō)你只提出問(wèn)題,并沒(méi)有提出解決問(wèn)題的辦法,我覺(jué)得這完全是等著別人喂的想法。不同的人看事物的認(rèn)識(shí)程度是不同的,所進(jìn)行的實(shí)踐也是不同的,因而形成的方法論也是不同的。有的人能從認(rèn)識(shí)論中學(xué)到東西,還能指導(dǎo)實(shí)踐形成方法論。這三者的關(guān)系留待后面進(jìn)行詳細(xì)分析。
通過(guò)上面的舉例我們可以感受到一個(gè)事實(shí):能量有絕對(duì)能量和相對(duì)能量之分。勢(shì)能是一種相對(duì)能量,比如重力勢(shì)能。原子能是一種絕對(duì)能量,例如火,原子彈。為什么說(shuō)火也是一種原子能呢?因?yàn)樗鼊×业母淖兞宋镔|(zhì)在環(huán)境中的存在形態(tài),只是它的物質(zhì)形態(tài)變遷能級(jí)沒(méi)有原子彈那么大,所以能量也就相對(duì)較小。在牛頓物理學(xué)體系中重力勢(shì)能是轉(zhuǎn)化為能量表達(dá)式是Ek=mv2/2,在愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程中Ek=mc2。很多人想問(wèn)牛頓力學(xué)中的能量與愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程中的能量相差了一般,差這中間的差值去了哪里,這里可以參考牛頓第三定律,也就是力的作用是相互的。牛頓力學(xué)是宏觀(guān)物理學(xué)的典范,物體的能量并沒(méi)有消失,而是有一半轉(zhuǎn)化為相對(duì)參考系的能量了。但是對(duì)于其中一個(gè)物體本身而言,這個(gè)過(guò)程的能量只有一半成為自身的能量,另一半則成為參考系外部的能量,由于宏觀(guān)速度幾乎為零,因而被忽視了,但是并沒(méi)有消失。當(dāng)我們把相對(duì)參考系考量到量子尺度,也就是相對(duì)參考系成了一個(gè)絕對(duì)量,即光速和量子尺度,那么它所產(chǎn)生的能量在這個(gè)微觀(guān)尺度就是絕對(duì)的,這就是原子彈的基本原理——無(wú)論是裂變還是聚變,物質(zhì)發(fā)生巨大躍遷,同時(shí)暴露在一個(gè)差值巨大的宏觀(guān)尺度層面,那么它的能量就是極其巨大的。
這樣我們就能了解到能量的本質(zhì),即物質(zhì)絕對(duì)量產(chǎn)生的勢(shì)能和物質(zhì)相對(duì)尺度的躍遷產(chǎn)生的勢(shì)能——本質(zhì)都是勢(shì)能的一種,只是一種是量的變化,一種是相對(duì)尺度(粒子尺度)的變化。那么“量變到質(zhì)變”是不是絕對(duì)的呢?不是的。從量變到質(zhì)變的最主要條件是環(huán)境的變化,而環(huán)境的變化本質(zhì)也是質(zhì)的變化,而非量的變化,這是最容易犯錯(cuò)的地方。