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方程式 E = mc^2 適用於暗物質和暗能量嗎

2024-01-13科學

尊敬的讀者,感謝您在百忙之中閱讀我的文章,這是對我努力的肯定,也是持續創作的動力,向您致以我最誠摯的敬意,希望能得到您的一個"關註",在此感謝!

在上一篇文章中我已經順便提到了這一點。現在我就詳細地告訴你一些。那麽,方程式E = mc^2適用於暗物質和暗能量嗎?

簡而言之,答案是肯定的,這對於所有形式的物質和能量都是如此,包括暗物質和暗能量。但有一些重要的細節需要考慮。

E = mc^2 是完整方程式 E^2 = (mc2)^2 + (pc)^2 的特例。(pc) 表示物體的動能,這意味著通常的 E = mc^2 僅對靜止的物體或動量 p 為零的同一靜止座標系中的物體有效。這就是為什麽方程式中的品質(m)也稱為靜止品質。

通常,方程式的其余品質部份遠大於動能。那麽 E = mc^2 對於任何不以光速很大一部份移動的物體來說是一個很好的近似。說到光,光子(光和電磁粒子)是完整方程式的另一個極端。它們沒有靜止品質(因此值變為零),但它們仍然具有動量,因此仍然具有能量。

科學家們在粒子加速器(例如歐洲核子研究中心的大型強子對撞機)中利用了動能也是粒子總能量的一部份這一事實。透過將粒子加速到接近光速,正面碰撞可以產生比原始粒子具有更大靜止品質的新粒子。研究人員使用這種方法來尋找暗物質體子,試圖從其他粒子的品質和能量中創造出暗物質。

大型強子對撞機

即使對於暗能量,這個方程式也成立。了解暗能量的最簡單方法是了解太空真空中的能量。即使在最完美的真空中,沒有任何物質體子,也總是存在一定量的能量。例如,月球軌域上的一個球體的暗能量含量相當於約 1.4 公斤的品質,很容易使該體積中的幾乎所有其他物體黯然失色。然而,由於宇宙中存在著如此多的真空空間,因此真空中的這一微量能量就占了宇宙總能量的大部份。由於暗能量的奇怪性質,其品質當量產生的重力很容易被其負壓克服,這是一種力。