質(zhì)能方程指的是E=mc2這個方程等式,它的相關(guān)變形方程為E=(m-m0)c^2。它是一個物體質(zhì)量與能量的關(guān)系公式。
1905年,著名物理學(xué)家愛因斯坦利用當(dāng)時已經(jīng)存在的相對性原理以及光速不變原理,通過一系列的實驗推測了質(zhì)能方程,但是并沒有得到證明,直到后來才被人們所證明。
狹義相對論雖然在能量和質(zhì)量之間建立了連系,但它同時也是在相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)之間制造了一條單向的“車道”,無法雙向往返。也就是說,在相對論物理學(xué)近似的條件下可以推斷得出經(jīng)典物理學(xué)中的定理,但是在經(jīng)典物理學(xué)卻沒有辦法得出相對論物理學(xué)。
質(zhì)能方程就是E=mc2,表明物體處于相對靜止的情況下還是有能量的,這與牛頓系統(tǒng)的相沖突。在牛頓提出的系統(tǒng)中,物體靜止的時候是沒有能量的,這也就是為什么物體的質(zhì)量會被稱為靜止質(zhì)量。公式中的E是物體總能量,從公式不難看出,總質(zhì)量包括靜止質(zhì)量以及在運動過程中可能帶來的質(zhì)量成正比。所以,只有在物體靜止的時候,它才與物體在牛頓系統(tǒng)中的“質(zhì)量”是一樣的,才成正比。因此物體的總質(zhì)量和靜止質(zhì)量不是同一個概念。換一種角度來講,假如一束光子在真空中傳播,雖然它的靜止質(zhì)量是0,但是由于它們有運動的能量,所以從這個角度來講它們的質(zhì)量不為零。
這之后還有涉及到一個狹義相對論的推論,那就是速度變快,質(zhì)量就會變大。經(jīng)過數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)推導(dǎo),得到動能定理的相對論形式E=(m-m0)c^2。