愛因斯坦的「質能方程」發現的歷程

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阿爾伯特·愛因斯坦誕辰於142年前的今天，1879年3月14日。讓我們共同來紀念這位早在100年前就獲得諾貝爾獎的物理巨匠和他那著名的質能方程。

愛因斯坦是如何發現質能方程的

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質能等價理論其實是狹義相對論當中的一部分，愛因斯坦在提出狹義相對論之後，才發現了質能等價關係的，然後又在1905年補發表了數篇具有開創性的**，其中就包括光電效應，布朗運動，狹義相對論以及狹義相對論的補充篇質能等價。

愛因斯坦在狹義相對論當中先是統一了「時間」和「空間」。愛因斯坦認為應該將兩者並稱為時空；其次，愛因斯坦統一了「能量」和「質量」，這也就是質能等價的內容，愛因斯坦認為能量和質量其實是一回事。那質能方程其實是利用了狹義相對論中的理論推導而來的。

質能方程是愛因斯坦一生的概括，那麼這個方程你知道闡明瞭什麼嗎？

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質能方程表述如下：e=mc²。其中，e是能量，單位是焦耳（j）。m是質量，單位是千克（kg）。c是真空中光速(m/s)，c=299792458m/s

首先大家要知道的是——愛因斯坦這個公式是從狹義相對論中推得的。

也就是必須基於狹義相對論的兩個前提：光速不變和狹義相對性原理。

該公式表明物體相對於乙個參照系靜止時仍然有能量，這是違反牛頓系統的，因為在牛頓系統中，靜止的物體是沒有能量的。這就是為什麼物體的質量被稱為靜止質量。

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愛因斯坦質能方程是描述質量與能量之間的當量關係的方程。在經典物理學中，質量和能量是兩個完全不同的概念。

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方程他就是代表著系統的能量的乙個組合，他們兩個存在著一些緊密的關係，也是特別複雜的在物理學中。

愛因斯坦的質能方程怎麼推匯出來的？

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首先我來說說，如何不用推導就能得到質能關係的大致形式。按照量綱分析，動能的量綱等於質量量綱乘以速度量綱平方。所以動能關係式只能是下面這種形式(注意，下面這個形式是從牛頓力學出發得到的，後面的分析可以看出相對論和牛頓力學的關係很密切)：

在牛頓力學裡，k=1/2，而且這裡v就是質點的速度。

但是狹義相對論要求有光速出現，所以k與v中必須出現光速。那麼乙個自然的想法，就是把這裡的v寫成c（c是真空光速）。但是這樣的話，質點的速度u只在k裡出現。因而有。

很明顯，當速度u趨於0的時候，上式必須近似為牛頓力學的結果。那麼，該如何求出這裡的k呢？這裡需要用點小技巧，那就是de/du=p，且u

愛因斯坦提出的質能方程是什麼?

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愛因斯坦著名的質能方程式e＝mc^2，e表示能量，m代表質量，而c則表示光速。

相對論的乙個重要結果是質量與能量的關係。質量和能量是不可互換的，是建立在狹義相對論基礎上，1915年他提出了廣義相對論。愛因斯坦1905年6月發表的**《關於光的產生和轉化的乙個啟發性觀點》，解釋了光的本質，這也使他於1921年榮獲了諾貝爾物理學獎。