质量和能量的等价（完结）

eo = MC2的解释，其中质量和能量是物理系统的明显特性，当然，当然，假设Q与零不同。 这种解释可以简单地留下Q的值，以便我们看到这种解释，以便将质量和能量视为不同理由的不同性质。 然而，邦迪斯皮金解释似乎是隐含的关于物质性质的假设。

根据Bondi和Spurgin，所有声称的质量和能量转化都是一种能量转化为另一种能量的情况。 这反过来假设我们可以通过检查物理系统的组成部分来了解反应。 如果我们专注于涉及亚原子颗粒的反应，例如，邦迪和斯皮京似乎假设我们可以通过检查亚原子颗粒的内部结构来始终解释这些反应。 但是，如果我们发现有良好的证据支持这些颗粒没有内部结构的观点，就像现在似乎是电子的情况一样，那么我们要么必须放弃邦迪 - 斯基金解释或使用解释本身来争辩说这类看似结构性的粒子实际上确实包含内部结构。 因此，似乎邦迪斯皮金解释似乎假定物质的无限可分歧性，这显然是一个“外面”特殊相对论的假设。

2.5 EO = MC2的本体论解释

爱因斯坦和Infeld（1938）和Zahar（1989）都认为EO = MC2具有本体造成的内容。 这两者都通过采用EO = MC2的相同属性解释来首先开始ZHAHAR解释。 因此，根据解释，质量和能量是物理系统的相同特性。 此外，爱因斯坦 - infeld和扎哈尔解释都使用“物质”和“田地”之间的基本区别 根据这种情况，古典物理学包括两个基本物质：物质，通过该物质，通过该物质是一种倾斜的材料的东西，以及一个意味着电磁场等物理领域。 对于爱因斯坦和Infeld和Zahar的，古典物理中的物质和领域的特征在于他们承担的性质。 物质具有质量和能量，而字段只有能量。 然而，由于毕竟群众和能量的等同物具有群众和能量，因此爱因斯坦和菲尔德和扎哈尔凭借毕竟具有相同的物质性质，因此可以不再区分物质和田地，因为现在都具有质量和能量。

虽然爱因斯坦和infeld和扎哈尔都使用相同的基本论点，但它们的结论略有不同。 Zahar认为，质量能量等价需要，物理学的基本事物是一种“我知道 - 不是什么”，其可以表现为重要的事情或现场。 另一方面，爱因斯坦和菲尔德似乎争辩说，我们可以推断出物理的基本事物是领域。 然而，在其他地方，爱因斯坦和Infeld似乎更加谨慎，并表明只有一个人可以在本体中唯一的领域构建物理学。

大规模能量等效性的本体论解释的缺点是它依赖于EO = MC2的相同性解释。 正如我们上面讨论的那样（参见第2.4节），而一个人可以采用相同的财产解释，这样做必须涉及有关物质性质的额外假设。 此外，本体论解释基于现在似乎的似乎是一个相当粗略的区别，而“物质”和“领域” 可以肯定地，大众能源等同物在物理学家中突出显示在没有小部分中的物质的概念，因为它确实可以在门口的描述中敞开门，因为一个层面的场地的能量可以表现为质量一个级别。 然而，来自现代物理学的基本物理学的大规模能量等效的推动似乎比Enstein和Infeld或Zahar建议更微妙。

3.质量能量等效的衍生史

爱因斯坦首先从题为“身体惯性的惯性依赖于其能量内容的小文章中的特殊相对性原则来衍生大规模能量等效物 （1905b）。 这种衍生和其他人不久之后的其他（例如，Planck（1906），Von Laue（1911）），使用Maxwell的电磁理论。 （参见第3.1节。）然而，作为Einstein的观察到（1935），质量能量等效是应与描述特定物理相互作用的任何理论无关。 这是LED物理学家寻找“纯动态”衍生的主要原因，即调用的机械概念，例如能量和势头等机械概念，以及管理它们的保护原则。 （见第3.2节）

3.1使用Maxwell理论的EO = MC2的推导

爱因斯坦的大规模能量等效的原始推导是本集团中最着名的。 爱因斯坦从以下思想实验开始：静止的身体（在一些惯性框架中）发出两种相反方向的相同能量的两个光脉冲。 然后，爱因斯坦从另一个惯性框架分析这种“发射行为”，该惯性框架是相对于第一的均匀运动状态。 在该分析中，爱因斯坦使用Maxwell的电磁理论来计算第二惯性帧中的光脉冲（例如它们强度）的物理性质。 通过比较“排放行为”的两个描述，爱因斯坦到达了他的庆祝结果：“身体的质量是其能量内容的衡量标准; 如果能量通过L变动，则通过L / 9×1020的肿块变化，在ERGS中测量的能量，以及革新的质量“（1905b，p。71）。 利用Langevin（1913）给出了使用相同思维实验的类似推导，但对多普勒效应进行了吸引力，（参见狐狸（1965，第8页）中的能量惯性的讨论）。

一些哲学家和科学历史学家声称，爱因斯坦的第一个推导是谬恶的。 例如，在质量的概念中，Jammer说：“在科学思想的历史中，爱因斯坦自身推出的历史意见是在他在纳纳伦德·默特（Annalen der Physik）的文章中发表的，基本上是谬误的。 。 。 Petitio Principii的结果，结论乞求问题“（Jammer，1961，第177页）。 根据Jammer的说法，爱因斯坦隐含地假设他试图证明的东西，即，如果身体发出能量L的量，则其惯性质量将减少ΔM= L / C2的量。 Jammer还指责爱因斯坦假设身体的相对论动能的表达。 如果爱因斯坦制作了这些假设，他将犯有乞讨这个问题。 然而，Stachel和Torretti（1982）已经令人信服地表明了爱因斯坦（1905b）的论点是声音。 他们注意到，爱因斯坦确实源于他之前（1905A）纸上的“电子”（即，具有净充电的结构粒子）的动能的表达。 然而，爱因斯坦无处可在大规模能量当量的（1905b）推导中使用这种表达。 Stachel和Torretti还表明，爱因斯坦的批评者忽略了两个足以使爱因斯坦推导声音的钥匙移动，因为一个人不必假设ΔM= L / C2。

爱因斯坦的进一步结论认为“身体的质量是其能量内容的衡量标准”（1905b，p.71）没有严格地对他的论点遵循。 由于托特蒂（1996年）和其他哲学家和物理学家观察到，爱因斯坦（1905B）论点允许一旦身体的能源储存完全用完了（并使用质量能量等价从批量减去关系）其余的不是零。 换句话说，爱因斯坦（1905B）论点只是一个假设，并且在EO = MC2的所有衍生中都是特殊的相对论，没有“异国情调的物质”存在，这不可敞开能源（见ehlers，Rindler，Rindler，Penrose，（1965）讨论这一点）。 然而，原子理物理学中的粒子 - 抗粒子灭吸实验，在1905年之后首次观察到的几十年，强烈支持“爱因斯坦的恐惧奖外推”（Torretti，1996，第112页）。

通常，该组中的派生使用相同的推理方式。 一种通常通过考虑吸收或发射总能量EO的电磁辐射（通常是光）的物体以相等且相反的方向发射的物体。 因为光携带能量和动量，因此，对于那些从相对运动状态的两个不同的惯性帧考虑相同的物理过程来求解这些数量和标准启发式的守护原理，以表明要满足保护原则的两个不同的惯性帧。为了满足保护原则，发射或吸收物体的质量（即静止质量）必须通过EO / C2的量增加或减少。 有关此组中简化推导的更详细描述，请参见第1.5节

使用Maxwell理论的派生中这种方法的少数例外情况是爱因斯坦的1906年推导（Einstein 1906）。 在这种推导中，爱因斯坦考虑了一个自由浮动的盒子。 能量EO的电磁辐射突发从一个墙面朝向平行壁的盒子中发射。 爱因斯坦表明，机械原理说，由于身体内部的变化，如果一个人没有将惯性质量eo / c2归因于电磁辐射突发（见泰勒和惠勒1992，p。254有关这个例子的详细讨论）。

3.2 EO = MC2的纯动态推导

EO = MC2的纯动力导出通常通过在相对运动状态（质量框架的状态框架的两个惯性框架的角度来看内部碰撞，以及与相对速度V的惯性帧移动）。 遵循这种方法的第一个纸张之一是Perrin的（1932）。 根据Rindler和Penrose（1965）的说法，Perrin的衍生在很大程度上基于Langevin的“优雅”讲座，该讲座于1922年苏黎世的Collègede France交付。爱因斯坦本人给了一个纯粹的动态推导（Einstein，1935），尽管他不可能提到langevin或perrin。 这种最全面的推导由Ehlers，Rindler和Penrose（1965）给出。 最近，Mermin和Feigenbaum（1990）和Mermin（2005）给出了纯粹的Einstein原始（1905b）思想实验的纯动力学版本，其中发射的颗粒不是光子的。

该组中的衍生是独特的，因为它们表明质量能量等效是通过特殊相对性带来的时空结构的改变的结果。 质量和能量之间的关系与Maxwell的理论或任何描述特定物理相互作用的任何其他理论无关。 我们可以通过分析碰撞来获得eo = mc2来获得这一点，必须首先定义四个动量p，其“空间部分”是相对论的动量介质，而相对论的动能特尔，因为人们不能使用旧牛顿概念的动量和动能。

在爱因斯坦自己的纯粹动态推导（1935）中，致力于找到定义P和TREL的数学表达式的一半以上。 这项表达需要两个原因需要这么多的工作。 首先，必须将间隔结构的变化结合到相对论的定义中。 第二，必须定义P和Trel，以便在适当的限制下减少对牛顿同行。 最后一个要求实际上确保了特殊的相对论将继承牛顿物理的经验成功。 一旦获得了P和Trel的定义，通过分析碰撞，可以直接导出质量能量等效。 （有关爱因斯坦（1935年）的更详细讨论，请参阅Fernflores，2018年。）

在一个非常一般的水平，爱因斯坦的公式的纯粹动态推导和呼吁麦克斯韦理论的衍生真的遵循相同的方法。 在这两种类型的推导方面，虽然乍一看似乎似乎不像它，但我们正在处理最基本的动态相互作用之一：碰撞。 因此，例如，我们可以将Einstein原始1905级推导（Einstein 1905b）的物理配置作为碰撞，其中对象的总数不保守。 如果一个人采用“粒子”光的描述，这更容易做到。 在纯动态导出和吸引与电磁辐射相互作用的衍生中，然后检查所讨论的碰撞，并表明为了满足动态原则，群体的群体和能量之间的关系碰撞必须Satsify Einstein的等式。

衍生爱因斯坦方程的两种方法之间的主要区别在于，在考虑与光的碰撞的衍生中，必须使用光的动态特性，这不是通过特殊相对性描述的。 例如，正如我们所看到的，在爱因斯坦的1946年推导（参见1.5节）中，我们必须向表达呼吁爆发的势头。

4.质量能量等效的实验验证

Cockcroft和Walton（1932）经常归功于对质量能量等效的第一次实验验证。 Cockcroft和Walton检查了各种反应，其中不同的原子尼鲁西人被质子轰炸。 他们主要通过质子轰炸7LI轰炸（参见第1.4节）。

在他们的着名纸上，Cockcroft和Walton指出，质子和锂核（即反应物）的休息量的总和为1.0072 + 7.0104 = 8.0176 AMU。 然而，两种α-颗粒（即，产品）的静物质量的总和为8.0022 AMU。 因此，似乎0.0154 AMU的质量似乎是从反应物中“消失”。 Cockcroft和Walton还观察到反应物中的总能量（参考框架中的参考框架）为125keV。 然而，观察到α-颗粒的总动能为17.2mEV。 因此，似乎在反应中似乎大约17mEV的能量有“出现”。

隐含地指的质量和能量的等价，而不明确提及结果或爱因斯坦，那么Coppcroft和Walton然后断言质量0.0154 AMU“相当于（14.3±2.7）×的能量解放106伏”（第236页）。 然后，它们隐含地表明，由此产生的α-颗粒的动力能量的这种推断值与观察到的α-颗粒的动能的值一致。 Cockcroft和Walton得出结论，“α-颗粒的观察能量与我们的假设一致”（第236-237页）。 然而，他们开始测试的假设不是质量能量等效，而不是用质子轰击7LI核的时，结果是两种α-颗粒。

Stuewer（1993）建议Cockcroft和Walton使用大规模能量等价，以确认他们的假设，了解7Li被质子轰炸时发生的事情。 因此，似乎我们应该认为这个实验是EO = MC2的确认。 但是，如果我们采取其他一些证据表明Coppcroft和Walton有关轰炸反应中的产品的鉴定，则足以确定产品确实是α-颗粒，那么我们可以将该实验解释为质量能量等效的确认，这就是如何该实验通常在物理文献中报告。

最近，Rainville等人。 （2005）已发表他们称之为“E = MC2的直接测试”的结果 通过比较中子捕获反应中的休息反应中的剩余质量的差异与发射的γ射线的能量进行比较来测试质量能量等效。 具体来说，Rainville等人。 检查两种反应，涉及硫磺的中子捕获，另一个涉及硅（Si）的中子捕获：

n + 32s→33s +γ

n + 28si→29si +γ

在这些反应中，当原子的核（在这种情况下32s或28si）捕获中子时，在激发状态下产生新的同位素。 在返回地面状态时，同位素发出γ射线。 根据爱因斯坦的等式，另一方面，中子加核的休息质量的差异和新同位素的差异应该等于发射光子的能量。 因此，Rainville等人。 通过使发射的光子的静态差和频率和频率的非常精确测量来测试ΔE=ΔMC2。 Rainville等人。 报告说，他们的测量表明，爱因斯坦的公式获得至少0.00004％的准确性。

结论

在本条目中，我们介绍了物理学家和哲学家广泛理解的质量能量等效物理学。 我们也探空了各种哲学解释的质量能量等效。 一路上，我们提出了每种解释的优点和缺点。 我们还介绍了质量能量等效等衍生阶段的简要历史，强调质量和能量的等价是直接导致对特殊相对性所施加的时空结构的变化。 最后，我们简要介绍了讨论了质量能量等效的经验确认。

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