对质能方程和质量守恒的浅见，本文主要内容关键词为：浅见论文,方程论文,质量论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在学习“核反应核能”后，有同学提出这样几个问题：①方程
，E是什么形式的能量，是动能、势能、内能还是什么能，是不是任何物体都具有这么大的能量？②方程
，是不是质量的亏损转化成了能量？③核反应遵守质量守恒，为什么又有质量亏损？
对于这些问题，是思维活跃的同学在初次接触核反应方程时一种自然的反映，并不是在提出怪问题为难老师，也不是钻牛角尖。笔者就这几个问题谈谈自己的浅见，抛砖引玉以唤起同仁们的共同探讨，使之得到完满的理解。
一、方程中E的能量形式问题
我们前面学习了物体的机械运动和分子的热运动，物体在做机械运动时具有动能和势能，分子在做热运动时也具有分子动能和分子势能。在原子内部有核外电子的运动，核内同样还有核子的运动，那里面还是一个未知的微观世界，人们正在向这个实际进行探索。因为每一种运动都与一种形式的能量相对应，所以E从形式来看，就是包括与物体内部各种运动形式相对应的，以及与整体运动相对应的多种形式的能量的总和。如何理解物体具有这么大的能量呢？可以这样认为，这是物体内部巨大核力和激烈运动的结果。
在课本上是这样表述的：“爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系是”。这就说明质量和能量是不可分割的，从而深刻地反映了物质与运动的不可分割性。这个观点突破了质量和能量无关的经典理论。
方程中的m是指物体的质量，但在理解上与经典力学中的质量不同。经典力学中认为质量与物体运动的速度无关，是个常数。相对论认为质量m是随着物体运动速度而增加的，其关系是
其中
为物体的静止质量，从公式可知物体运动时的质量大于静止时的质量，方程中的质量是指运动时的质量，这也是用经典力学理论不能解释的。
二、方程反映的不是质量的亏损转化成了能量
对于方程，有人认为，我们可以利用质量的损失来得到巨大的能量。
对于这个问题，仅仅从课本上所述的内容来看是难以具体理解的含义的。要领会深层次的含义，要从这样两个方面看：
第一，物体的质量和能量是两个不同属性的物理量，其量度单位也各不相同。物体的质量和能量不可能相互转换，从前面的课文上讲的“物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小。”就是说，质量和能量发生变化只能同时变大或变小。说明物体同时具有质量和能量，每一份质量都对应着一份能量，而每一份能量都联系着一份质量，而且它们互成正比。所以在数值上可以用物体的质量作为它蕴藏能量的量度，可用物体质量变化作为它蕴藏能量变化的量度。物体能量的变化是其不同形式的能量之间的变化，物体质量的变化是其静止质量与运动质量之间的变化。对于一个孤立的系统，只有总能量才是守恒的，即过程前所有物体的总能量之和等于过程后所有物体总能量之和。系统或物体的静能与动能在过程前后都可以发生变化。
第二，核反应的质量亏损问题。“质量亏损”是指在核反应的前后物体的静止质量的亏损。反应中放出的结合能大多数是以反应后的生成物的动能和辐射光子的能量，这部分能量是联系着一定质量的。如果将反应后生成的动质量也计算在内，那么肯定是反应前后的总质量不变。事实上是物体系的一部分静质量变成了动质量，一部分能量（物体系的内能）转变成了动能。质量亏损部分就是这部分动能所对应的质量部分。
三、核反应遵守质量守恒与质量亏损并不矛盾
对质量守恒的正确理解是认识质量亏损的前提。首先，质能方程中质量是指相对论质量；其次，质量守恒是指总的质量守恒，核反应后除了反应后的产物外，还有各种射线的质量也要加在一起，这里参加反应物的质量在形式上有部分发生了转化。例如，在一般的核反应过程中，参加反应的静止质量，转化为核反应物的质量和辐射出的光子的质量。这样来理解质量守恒，那么核反应前后是不存在质量亏损的。质量亏损的结论又是在什么条件下得到的呢？这是只考虑了核反应前后的静止质量之差。而没有考虑核反应后的运动质量部分，即把核反应产物的增益质量、辐射出的光子的质量没有计算的必然结果。质量守恒，但静止质量不守恒。我们千万要注意，不要把质量亏损误认为形成微观世界的质量不守恒。总的说来，我们要以新的思维来接受和理解原子物理的知识，不要被经典力学理论所束缚。爱因斯坦的相对论理论是一种新的理论体系，他的质能方程是建立在相对论的理论基础之上的，所以要正确理解质能方程的有关问题，就要了解一些相对论的理论知识。