質能方程E=mc^2,本質上光速的平方就是系數,假如我們重新定義單位長度和單位時間,使得光速值為“1”,那么質量和能量在數值上將是等價的,這正是質量和能量統一的體現。
很多物理學的基本定律當中,存在一些需要測量的系數,比如萬有引力定律的G,庫侖定律的k,麥克斯韋方程組中的基本電荷e,真空介電常數ε0,以及真空磁導率μ0等等,但是相對論中的質能方程非常簡潔,形式堪稱完美。
質能方程描述了質量和能量之間存在換算關系,我們經常說質量和能量是等價的,其中能量更為基本,質量可以看作是能量的一個體現,比如在廣義相對論場方程中就不存在“質量”這個變量,而是以能量和動量來描述。
在質能方程中,光速本身就是一個系數,這個系數成了質量和能量換算的橋梁,我們來看質能方程各參數的量綱:
E=mc^2
E:單位為J,或者kg·m^2/s^2,量綱為M*(L/T)^2;
m:單位kg,量綱為M;
c:單位m/s,量綱為L/T;
其中光速數值的來源,完全取決于人類對長度單位和時間單位的定義,而這兩個基本單位的定義最初來自于生活中,比如單位米與本初子午線的長度有關,單位秒與地球自轉周期有關,于是才有了光速c=299792458m/s。
換而言之,宇宙中完全有可能存在這么一個文明,他們把光速定義為“1”,然后再定義單位時間,于是單位長度就確定了,這時候他們的質能方程中,質量和能量在數值上將完全保持一致。
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