爱因斯坦质能方程发表论文

狭义相对论听起来应该如雷贯耳，想必当年爱因斯坦也是绞尽脑汁之后取得的伟大成就，所以当年一大波科学家都看不懂！但其实在1905年，爱因斯坦发表了一大波论文，而最著名的《论运动物体的电动力学》(狭义相对论)和《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》（质能方程）发表时间分别是9月26日和9月27日，居然就相隔一天，这脑子果然不是一般人所能理解！

《论运动物体的电动力学》听起来有些拗口，但简单的如质增效应、尺缩效应以及钟慢效应各位肯定是知道的，这篇论文说的就是这个！

而《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》的内容则是质能等价方程，论文只有薄薄几页，是《论运动物体的电动力学》论文的延伸，描述的是在质增等效应下，物体蕴含的能量变化计算公式，而这个公式在推导出物体的能量在静止时为：E=mc

这肯定有些惊悚，一个物体静止时怎么可能会有能量？根据动能公式计算，很明显就是0，因因为速度为零，但根据狭义相对论中的速度叠加的洛仑兹变换公式与质增效应等推导出来的物体静止时蕴含的能量为质量与光速平方的积，因为光速本身就是个庞大的数字，这个平方之后所显示的能量实在有些超出理解！那么是怎么推导出来的呢？我们来了解下这个简单的过程。所用到的知识点包括：

1. 洛仑兹变换推导出的质增效应公式

2. 牛顿第二运动定律

3. 一点点积分

具备了这些基础之后，理解E=mc的推导过程并不复杂！ 有兴趣的朋友可按下图推导一番，每一步都有详细公式变换过程和说明：

上图是网上随便一搜都能找到的E=mc的推导过程，但比较有趣的是当年爱因斯坦的论文中不知因何原因并没十分清楚交代系数c∧2的来由，这在当时颇有争议，理论物理学家马克斯·玻恩在《我们这一代的物理学》中描述“质能方程式的得出，在当时引起了极大的争议。”！

另一个角度的质能转换推导过程

吉姆·巴戈特的《量子空间》中介绍了另一种思路的质能方程推导公式，似乎这种更直观一些，这个思路需要理解几个关键节点：

1. 动能与势能公式

2. 史瓦希半径

过程：质量为m的物体在引力场总能量等于动能+势能，如果要在这个引力场中达到最大的能量，势必这个物体要达到光速，在引力场中，只有在史瓦希半径（视界）处才能达到光速，那么整个系统的能量计算公式如下

E=E动+E势=mv^2 /2+ GmM/R

史瓦希半径计算公式为：

R=2GM/C^2

将这个公式代入上式为：

E=mv^2 /2+ GmMC^2/2GM=mv^2 /2+mC^2/2

当质量为m的物体到达史瓦希半径位置时，速度达到光速，动能公式中的v即可以C代替，因此得到：E=mc

这是另一个角度的推导过程，这个角度比用各种转换的过程相比来得更容易理解一些！

但必须要提醒一下各位的是史瓦希半径时爱因斯坦在发表广义相对论后，大神史瓦希在一战战场上根据广相的引力场公式解出的一个特殊解，甚至连爱因斯坦当时也不太相信有这样的天体存在！引力场方程方程看起来非常简单，如下图：

但广相的引力场方程并不是狭义相对论中的各种变化绕个脑子即可，它是一个二阶非线性偏微分方程组，包含了10个二阶非线性偏微分方程，含有16个自变量，要求解是异常困难的，大神史瓦希在战场上从引力场方程中解出天体坍缩成黑洞的半径，这个脑袋也是非一般人所能拥有，但可惜的是史瓦希在发表了这个广相严格解时已经在俄国前线的战壕中染上一种自身免疫性疾病天疱疮，1916年3月被送回德国，同年5月11日去世，终年42岁！无独有偶，发明第一颗核电池的亨利·莫斯利也在战场上架设电话线时被土耳其狙击手击中头部，当场死亡，终年27岁！

不得不说这真的非常可惜，科学家居然被派上战场且担任极其低级的工作，继而在战场上不幸身亡，之实在是一种暴殄天物的行为！而后来的二战各国明显长进不少，几乎所有的科学家都被保护起来，无论如何也轮不到他们上战场！

下面是我复制过来的内容,希望对你有所帮助. 爱因斯坦著名的质能方程式E＝mc^2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速.相对论的一个重要结果是质量与能量的关系.质量和能量是不可互换的,是建立在狭义相对论基础上,1915年他提出了广义相对论.爱因斯坦1905年6月发表的论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》,解释了光的本质,这也使他于1921年荣获了诺贝尔物理学奖. [编辑本段]质能方程式的推导 首先要认可狭义相对论的两个假设：1、任一光源所发之球状光在一切惯性参照系中的速度都各向同性总为c 2、所有惯性参考系内的物理定律都是相同的. 如果你的行走速度是v,你在一辆以速度u行驶的公车上,那么当你与车同向走时,你对地的速度为u+v,反向时为u-v,你在车上过了1分钟,别人在地上也过了1分钟——这就是我们脑袋里的常识.也是物理学中著名的伽利略变换,整个经典力学的支柱.该理论认为空间是独立的,与在其中运动的各种物体无关,而时间是均匀流逝的,线性的,在任何观察者来看都是相同的. 而以上这个变幻恰恰与狭义相对论的假设相矛盾. 事实上,在爱因斯坦提出狭义相对论之前,人们就观察到许多与常识不符的现象.物理学家洛伦兹为了修正将要倾倒的经典物理学大厦,提出了洛伦兹变换,但他并不能解释这种现象为何发生,只是根据当时的观察事实写出的经验公式——洛伦兹变换——而它却可以通过相对论的纯理论推导出来. 然后根据这个公式又可以推倒出质速关系,也就是时间会随速度增加而变慢,质量变大,长度减小. 一个物体的实际质量为其静止质量与其通过运动多出来的质量之和. 当外力作用在静止质量为m0的自由质点上时,质点每经历位移ds,其动能的增量是dEk=F·ds,如果外力与位移同方向,则上式成为dEk=Fds,设外力作用于质点的时间为dt,则质点在外力冲量Fdt作用下,其动量增量是dp=Fdt,考虑到v=ds/dt,有上两式相除,即得质点的速度表达式为v=dEk/dp,亦即 dEk=vd(mv)=V^2dm+mvdv,把爱因斯坦的质量随物体速度改变的那个公式平方,得m^2(c^2-v^2)=m0^2c^2,对它微分求出：mvdv=(c^2-v^2)dm,代入上式得dEk=c^2dm.上式说明,当质点的速度v增大时,其质量m和动能Ek都在增加,质量的增量dm和动能的增量dEk之间始终保持dEk=c^2dm所示的量值上的正比关系.当v=0时,质量m=m0,动能Ek=0,据此,将上式积分,即得∫Ek0dEk=∫m0m c^2dm（从m0积分到m）Ek=mc^2-m0c^2 上式是相对论中的动能表达式.爱因斯坦在这里引入了经典力学中从未有过的独特见解,他把m0c^2叫做物体的静止能量,把mc^2叫做运动时的能量,我们分别用E0和E表示：E=mc^2 , E0=m0c^2. 推导：首先是狭义相对论得到 洛伦兹因子γ=1/sqrt(1 - v^2/c^2) 所以,运动物体的质量 M(v) = γm0=m0/(1 - v^2/c^2) 然后利用泰勒展开 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为静止能,1/2m0v^2就是我们平时见到的在低速情况下的动能,后面的省略号是高阶的能量. 单位 E=MC^2 E是能量 单位是焦耳（J） M是质量 单位是千克（Kg） C是光速!C=3*10^8 质能方程:E=mc^2是否违背了质量守恒定律? 质能方程并不违反质量守恒定律,质量守恒定律是指在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变.或者说,化学变化只能改变物质的组成,但不能创造物质,也不能消灭物质,所以该定律又称物质不灭定律. 而质能方程是表述了质量和能量之间关系,所以不违背质量守恒定律.同时公式说明物质可以转变为辐射能,辐射能也可以转变为物质.这一现象并不意味着物质会被消灭,而是物质的静质量转变成另外一种运动形式.(由于当时科学的局限,这条定律只在微观世界得到验证,后来又在核试验中得到验证）所以20世纪以后,因此而在原来质量守恒定律和能量守恒定律上发展出质量和能量守恒定律,合称质能守恒定律. 关于质量和能量的关系： 质量和能量就是一个东西,是一个东西的两种表述.质量就是内敛的能量,能量就是外显的质量. 正如爱因斯坦而言：“质量就是能量,能量就是质量.时间就是空间,空间就是时间.” [编辑本段]质能方程的英文读法 E equals M C squared. E is equal to M C squared. 也可以用解释的方法念 Energy is equal to mass multiplied by the square of the speed of light. 质能方程分为总能量和静止质量. 质能方程的三种表达形式 表达形式1：E0=m0c^2 上式中的m0为物体的静止质量,m0c为物体的静止能量.中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同,通常简写为 E=mc^2. 表达形式2：Ev=Mvc^2 随运动速度增大而增大的量.mc为物体运动时的能量,即物体的静止能量和动能之和. 表达形式3：ΔE=Δmc^2 上式中的Δm通常为物体静止质量的变化,即质量亏损.ΔE为物体静止能量的变化.实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式.这种表达形式最常用,也是学生最容易产生误解的表达形式. 物体的静止能量 物体的静止能量是它的总内能,包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能…….物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一,它指出,静止粒子内部仍然存在着运动.一定质量的粒子具有一定的内部运动能量,反过来,带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量.在基本粒子转化过程中,有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来,变为可以利用的动能.例如,当π介子衰变为两个光子时,由于光子的静止质量为零而没有静止能量,所以,π介子内部蕴藏着的全部静止能量 质量和能量的联系 在经典力学中,质量和能量之间是相互独立、没有关系的,但在相对论力学中,能量和质量只不过是物体力学性质的两个不同方面而已.这样,在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了.爱因斯坦指出：“如果有一物体以辐射形式放出能量ΔE,那么它的质量就要减少ΔE/c.至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能,在这里显然是无关紧要的,于是我们被引到了这样一个更加普遍的结论上来.物体的质量是它所含能量的量度.”他还指出：“这个结果有着特殊的理论重要性,因为在这个结果中,物体系的惯性质量和能量以同一种东西的姿态出现……,我们无论如何也不可能明确地区分体系的‘真实’质量和‘表现’质量.把任何惯性质量理解为能量的一种储藏,看来要自然得多.”这样,原来在经典力学中彼此独立的质量守恒和能量守恒定律结合起来,成了统一的“质能守恒定律”,它充分反映了物质和运动的统一性. 质能方程说明,质量和能量是不可分割而联系着的.一方面,任何物质系统既可用质量m来标志它的数量,也可用能量E来标志它的数量；另一方面,一个系统的能量减少时,其质量也相应减少,另一个系统接受而增加了能量时,其质量也相应地增加. 质量亏损与质量守恒 当一组粒子构成复合物体时,由于各粒子之间有相互作用能以及有相对运动的动能,因而,当物体整体静止时,它的总能量一般不等于所有粒子的静止能量之和,即E0≠∑mioc,其中mi0为第i个粒子的静止质量.两者之差称为物体的结合能：ΔE=∑mioc-E0.与此对应,物体的静止质量M0=E0/c亦不等于组成它的各粒子的静止质量之和,两者之差称为质量亏损：Δm=∑mio-M0.质量亏损与结合能之间有关系：ΔE=Δmc. 由于在中学物理教材中,对此式的解释较浅,因此,有些学生就误认为,核反应过程中,质量不再守恒,且少掉的质量转化为能量了. 我们知道,质量的转换与守恒是物体系统运动过程中的最基本规律.通常情况下,质量守恒是在低速条件下的静止质量守恒,在高速情况下,静止质量与运动质量相互转化,总质量仍然守恒.如在电子光子簇现象中,当一个高能电子或光子进入原子序数较高的物质中,在很短距离内就可以产生许多电子和光子.在这个级联过程中,粒子的静止质量与运动质量相互转化.但在级联前后,总质量保持守恒.又如光的辐射过程是辐射系统的内能转变为辐射能的过程,辐射系统质量的相应减少,不过表示它的一部分质量转化为光子的质量而已.

质能公式可能跟"物质与反物质"有关，跟"核裂变"和"核聚变"无关。它们之间的能量差异比原子能和化学能之间的能量差异还大。

梅特纳发现核裂变能量异常大，并且质量少了，误以为这是质能关系。其实，这是因为中子穿透力强，质量辐射掉了。它的能量来自原子核的静力，它比化学能的原子、分子间的化学键强太多。真实的质能关系是物质与反物质湮灭，此能量比原子核静力还要高出很多个数量级。反物质比质子还要微观，当反物质提取出来时，人类又将进入一个新时代。

下面引用《一个牛逼的公式，能量和质量是可以互换的，副产品也令人震撼》的文章，介绍质能方程和原子核之间"误会"过程。

爱因斯坦在1905 年11 月21 日发表的题为"物体的质量可以度量其所含的能量吗？"的论文中，他提出了质能公式E=mc² (能量E = 质量m x光速c的平方)，不仅给出了理论上的证明，还提出了检验这一公式的建议。

1938年，梅特纳为躲避纳粹的迫害在瑞典避难。在这年的圣诞节期间，她与侄子奥托·哈恩提出了核裂变的思想。他们认为，原子核也会像"液滴"那样分裂，在分裂中释放出能量来。但是当时面临一个令人困惑的问题，原子核克服巨大的表面张力分裂开来的所释放的能量该有多大。因为经他们计算，只一个铀原子核的分裂，所涉及的能量就将达到200兆电子伏！这么大的能量从何而来？这时，梅特纳突然想到了爱因斯坦的质能公式。她立刻着手计算了铀核分裂前后的质量，从反应前铀核的质量与分裂后两个碎片的质量之和的差值，再利用质能公式，果然找到了这200兆电子伏能量的来由。就这样，他们草拟出了一个铀核的裂变理论提纲，把相应裂变能量做出了计算，以论文发表了出来。

03 质能关系公式的副产品--原子弹，同时把人类对能量的认识推向了一个更高的阶段。

爱因斯坦著名的质能方程式E=mc^2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速.相对论的一个重要结果是质量与能量的关系.质量和能量是不可互换的,是建立在狭义相对论基础上,1915年他提出了广义相对论.因为在经典力学中,质量和能量之间是相互独立、没有关系的,但在相对论力学中,能量和质量是可互换的.爱因斯坦1905年6月发表的论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》,解释了光的本质,这也使他于1921年荣获了诺贝尔E=MC^2.E是能,单位是焦耳（J）.M是质量,单位是千克（Kg）.C是光速,C=3*10^8 m/s.