下面是我復(fù)制過來的內(nèi)容,希望對(duì)你有所幫助.
　　愛因斯坦著名的質(zhì)能方程式E＝mc^2,E表示能量,m代表質(zhì)量,而c則表示光速.相對(duì)論的一個(gè)重要結(jié)果是質(zhì)量與能量的關(guān)系.質(zhì)量和能量是不可互換的,是建立在狹義相對(duì)論基礎(chǔ)上,1915年他提出了廣義相對(duì)論.愛因斯坦1905年6月發(fā)表的論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》,解釋了光的本質(zhì),這也使他于1921年榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).
　　[編輯本段]質(zhì)能方程式的推導(dǎo)
　　首先要認(rèn)可狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)：1、任一光源所發(fā)之球狀光在一切慣性參照系中的速度都各向同性總為c 2、所有慣性參考系內(nèi)的物理定律都是相同的.
　　如果你的行走速度是v,你在一輛以速度u行駛的公車上,那么當(dāng)你與車同向走時(shí),你對(duì)地的速度為u+v,反向時(shí)為u-v,你在車上過了1分鐘,別人在地上也過了1分鐘——這就是我們腦袋里的常識(shí).也是物理學(xué)中著名的伽利略變換,整個(gè)經(jīng)典力學(xué)的支柱.該理論認(rèn)為空間是獨(dú)立的,與在其中運(yùn)動(dòng)的各種物體無關(guān),而時(shí)間是均勻流逝的,線性的,在任何觀察者來看都是相同的.
　　而以上這個(gè)變幻恰恰與狹義相對(duì)論的假設(shè)相矛盾.
　　事實(shí)上,在愛因斯坦提出狹義相對(duì)論之前,人們就觀察到許多與常識(shí)不符的現(xiàn)象.物理學(xué)家洛倫茲為了修正將要傾倒的經(jīng)典物理學(xué)大廈,提出了洛倫茲變換,但他并不能解釋這種現(xiàn)象為何發(fā)生,只是根據(jù)當(dāng)時(shí)的觀察事實(shí)寫出的經(jīng)驗(yàn)公式——洛倫茲變換——而它卻可以通過相對(duì)論的純理論推導(dǎo)出來.
　　然后根據(jù)這個(gè)公式又可以推倒出質(zhì)速關(guān)系,也就是時(shí)間會(huì)隨速度增加而變慢,質(zhì)量變大,長度減小.
　　一個(gè)物體的實(shí)際質(zhì)量為其靜止質(zhì)量與其通過運(yùn)動(dòng)多出來的質(zhì)量之和.
　　當(dāng)外力作用在靜止質(zhì)量為m0的自由質(zhì)點(diǎn)上時(shí),質(zhì)點(diǎn)每經(jīng)歷位移ds,其動(dòng)能的增量是dEk=F·ds,如果外力與位移同方向,則上式成為dEk=Fds,設(shè)外力作用于質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間為dt,則質(zhì)點(diǎn)在外力沖量Fdt作用下,其動(dòng)量增量是dp=Fdt,考慮到v=ds/dt,有上兩式相除,即得質(zhì)點(diǎn)的速度表達(dá)式為v=dEk/dp,亦即 dEk=vd(mv)=V^2dm+mvdv,把愛因斯坦的質(zhì)量隨物體速度改變的那個(gè)公式平方,得m^2(c^2-v^2)=m0^2c^2,對(duì)它微分求出：mvdv=(c^2-v^2)dm,代入上式得dEk=c^2dm.上式說明,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的速度v增大時(shí),其質(zhì)量m和動(dòng)能Ek都在增加,質(zhì)量的增量dm和動(dòng)能的增量dEk之間始終保持dEk=c^2dm所示的量值上的正比關(guān)系.當(dāng)v=0時(shí),質(zhì)量m=m0,動(dòng)能Ek=0,據(jù)此,將上式積分,即得∫Ek0dEk=∫m0m c^2dm（從m0積分到m）Ek=mc^2-m0c^2
　　上式是相對(duì)論中的動(dòng)能表達(dá)式.愛因斯坦在這里引入了經(jīng)典力學(xué)中從未有過的獨(dú)特見解,他把m0c^2叫做物體的靜止能量,把mc^2叫做運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量,我們分別用E0和E表示：E=mc^2 , E0=m0c^2.
　　推導(dǎo)：首先是狹義相對(duì)論得到
　　洛倫茲因子γ=1/sqrt(1 - v^2/c^2)
　　所以,運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量 M(v) = γm0=m0/(1 - v^2/c^2)
　　然后利用泰勒展開
　　1/sqrt(1 - v^2/c^2)=1+1/2*v^2/c^2+.
　　得到M(v)c^2 = γm0c^2=m0c^2/(1 - v^2/c^2)=m0c^2+1/2m0v^2+...
　　其中m0c^2為靜止能,1/2m0v^2就是我們平時(shí)見到的在低速情況下的動(dòng)能,后面的省略號(hào)是高階的能量.
　　單位
　　E=MC^2 E是能量 單位是焦耳（J） M是質(zhì)量 單位是千克（Kg） C是光速!C=3*10^8
　　質(zhì)能方程:E=mc^2是否違背了質(zhì)量守恒定律?
　　質(zhì)能方程并不違反質(zhì)量守恒定律,質(zhì)量守恒定律是指在任何與周圍隔絕的體系中,不論發(fā)生何種變化或過程,其總質(zhì)量始終保持不變.或者說,化學(xué)變化只能改變物質(zhì)的組成,但不能創(chuàng)造物質(zhì),也不能消滅物質(zhì),所以該定律又稱物質(zhì)不滅定律.
　　而質(zhì)能方程是表述了質(zhì)量和能量之間關(guān)系,所以不違背質(zhì)量守恒定律.同時(shí)公式說明物質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?輻射能也可以轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì).這一現(xiàn)象并不意味著物質(zhì)會(huì)被消滅,而是物質(zhì)的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)變成另外一種運(yùn)動(dòng)形式.(由于當(dāng)時(shí)科學(xué)的局限,這條定律只在微觀世界得到驗(yàn)證,后來又在核試驗(yàn)中得到驗(yàn)證）所以20世紀(jì)以后,因此而在原來質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律上發(fā)展出質(zhì)量和能量守恒定律,合稱質(zhì)能守恒定律.
　　關(guān)于質(zhì)量和能量的關(guān)系：
　　質(zhì)量和能量就是一個(gè)東西,是一個(gè)東西的兩種表述.質(zhì)量就是內(nèi)斂的能量,能量就是外顯的質(zhì)量.
　　正如愛因斯坦而言：“質(zhì)量就是能量,能量就是質(zhì)量.時(shí)間就是空間,空間就是時(shí)間.”
　　[編輯本段]質(zhì)能方程的英文讀法
　　E equals M C squared.
　　E is equal to M C squared.
　　也可以用解釋的方法念
　　Energy is equal to mass multiplied by the square of the speed of light.
　　質(zhì)能方程分為總能量和靜止質(zhì)量.
　　質(zhì)能方程的三種表達(dá)形式
　　表達(dá)形式1：E0=m0c^2
　　上式中的m0為物體的靜止質(zhì)量,m0c為物體的靜止能量.中學(xué)物理教材中所講的質(zhì)能方程含義與此表達(dá)式相同,通常簡寫為
　　E=mc^2.
　　表達(dá)形式2：Ev=Mvc^2
　　隨運(yùn)動(dòng)速度增大而增大的量.mc為物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量,即物體的靜止能量和動(dòng)能之和.
　　表達(dá)形式3：ΔE=Δmc^2
　　上式中的Δm通常為物體靜止質(zhì)量的變化,即質(zhì)量虧損.ΔE為物體靜止能量的變化.實(shí)際上這種表達(dá)形式是表達(dá)形式1的微分形式.這種表達(dá)形式最常用,也是學(xué)生最容易產(chǎn)生誤解的表達(dá)形式.
　　物體的靜止能量
　　物體的靜止能量是它的總內(nèi)能,包括分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、分子間相互作用的勢能、使原子與原子結(jié)合在一起的化學(xué)能、原子內(nèi)使原子核和電子結(jié)合在一起的電磁能,以及原子核內(nèi)質(zhì)子、中子的結(jié)合能…….物體靜止能量的揭示是相對(duì)論最重要的推論之一,它指出,靜止粒子內(nèi)部仍然存在著運(yùn)動(dòng).一定質(zhì)量的粒子具有一定的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量,反過來,帶有一定內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量的粒子就表現(xiàn)出有一定的慣性質(zhì)量.在基本粒子轉(zhuǎn)化過程中,有可能把粒子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的全部靜止能量釋放出來,變?yōu)榭梢岳玫膭?dòng)能.例如,當(dāng)π介子衰變?yōu)閮蓚€(gè)光子時(shí),由于光子的靜止質(zhì)量為零而沒有靜止能量,所以,π介子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的全部靜止能量
　　質(zhì)量和能量的聯(lián)系
　　在經(jīng)典力學(xué)中,質(zhì)量和能量之間是相互獨(dú)立、沒有關(guān)系的,但在相對(duì)論力學(xué)中,能量和質(zhì)量只不過是物體力學(xué)性質(zhì)的兩個(gè)不同方面而已.這樣,在相對(duì)論中質(zhì)量這一概念的外延就被大大地?cái)U(kuò)展了.愛因斯坦指出：“如果有一物體以輻射形式放出能量ΔE,那么它的質(zhì)量就要減少ΔE/c.至于物體所失去的能量是否恰好變成輻射能,在這里顯然是無關(guān)緊要的,于是我們被引到了這樣一個(gè)更加普遍的結(jié)論上來.物體的質(zhì)量是它所含能量的量度.”他還指出：“這個(gè)結(jié)果有著特殊的理論重要性,因?yàn)樵谶@個(gè)結(jié)果中,物體系的慣性質(zhì)量和能量以同一種東西的姿態(tài)出現(xiàn)……,我們無論如何也不可能明確地區(qū)分體系的‘真實(shí)’質(zhì)量和‘表現(xiàn)’質(zhì)量.把任何慣性質(zhì)量理解為能量的一種儲(chǔ)藏,看來要自然得多.”這樣,原來在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨(dú)立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來,成了統(tǒng)一的“質(zhì)能守恒定律”,它充分反映了物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性.
　　質(zhì)能方程說明,質(zhì)量和能量是不可分割而聯(lián)系著的.一方面,任何物質(zhì)系統(tǒng)既可用質(zhì)量m來標(biāo)志它的數(shù)量,也可用能量E來標(biāo)志它的數(shù)量；另一方面,一個(gè)系統(tǒng)的能量減少時(shí),其質(zhì)量也相應(yīng)減少,另一個(gè)系統(tǒng)接受而增加了能量時(shí),其質(zhì)量也相應(yīng)地增加.
　　質(zhì)量虧損與質(zhì)量守恒
　　當(dāng)一組粒子構(gòu)成復(fù)合物體時(shí),由于各粒子之間有相互作用能以及有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,因而,當(dāng)物體整體靜止時(shí),它的總能量一般不等于所有粒子的靜止能量之和,即E0≠∑mioc,其中mi0為第i個(gè)粒子的靜止質(zhì)量.兩者之差稱為物體的結(jié)合能：ΔE=∑mioc-E0.與此對(duì)應(yīng),物體的靜止質(zhì)量M0=E0/c亦不等于組成它的各粒子的靜止質(zhì)量之和,兩者之差稱為質(zhì)量虧損：Δm=∑mio-M0.質(zhì)量虧損與結(jié)合能之間有關(guān)系：ΔE=Δmc.
　　由于在中學(xué)物理教材中,對(duì)此式的解釋較淺,因此,有些學(xué)生就誤認(rèn)為,核反應(yīng)過程中,質(zhì)量不再守恒,且少掉的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量了.
　　我們知道,質(zhì)量的轉(zhuǎn)換與守恒是物體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中的最基本規(guī)律.通常情況下,質(zhì)量守恒是在低速條件下的靜止質(zhì)量守恒,在高速情況下,靜止質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相互轉(zhuǎn)化,總質(zhì)量仍然守恒.如在電子光子簇現(xiàn)象中,當(dāng)一個(gè)高能電子或光子進(jìn)入原子序數(shù)較高的物質(zhì)中,在很短距離內(nèi)就可以產(chǎn)生許多電子和光子.在這個(gè)級(jí)聯(lián)過程中,粒子的靜止質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相互轉(zhuǎn)化.但在級(jí)聯(lián)前后,總質(zhì)量保持守恒.又如光的輻射過程是輻射系統(tǒng)的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠艿倪^程,輻射系統(tǒng)質(zhì)量的相應(yīng)減少,不過表示它的一部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為光子的質(zhì)量而已.