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质能公式 E=mc² 是否意味着：只要一个粉笔头，就有能烧开够地球人 100 年喝的开水的能量？  编辑 理论物理学博士在读 1,620 人赞同了该回答 严格地说，并不是。 首先，关于质能方程 的解读，我写过很多次了（见文末）。 根据质能方程，确实可以计算出一个粉笔头所拥有的总能量，但是这并不是说，这其中的能量全部可以被应用。 当我们说一个反应释放能量或者说能量被释放出来的时候，大部分情况都是在说能量由其它形式转化为粒子的动能，宏观的表现就是放热，像剧烈爆炸等等就是粒子动能在短时间剧烈增加导致的。 1、能量有哪些种类？一般来说，一个系统（比如说一个复合粒子）的总能量包含三种：静能、动能和势能（相互作用的能量)。我们熟知的质能方程 这描述了一个自由粒子（无相互作用，即不包含势能）的能量，存在静能（ ，其中 为其静止时候的质量）和动能（ ， 为其动量）两部分 当然，不是所有的粒子都存在静能，比如说（自由）光子就只有动能没有静能。 能量在这几种不同的形式中转化，而不能凭空产生或者湮灭，也就是能量守恒定律。 通常，我们利用能量的过程是把势能或者静能转化为粒子的动能，粒子的动能越大，对应的温度越高，这个前面提到了。 比如说，火力发电站，就是把化学能（其实质为电子之间的相互作用能，即势能）转化为粒子的动能，最后水的温度增加，带动蒸汽轮机转动发电； 核电站也是类似，只不过是把粒子的静能转化为动能。核电站的基本原理也是烧水：  编辑 （来源[1]） 但是这部分的静能，其实质为底层粒子（核子，包含质子和中子）之间的势能（也就是所谓的结合能），比如说，一个静止的原子核，如果把原子核看作一个整体，那么只存在静能 ： 如果把原子核看作是核子构成的一个复合体系，那么原子核的能量则包含核子的静能、核子的动能以及核子之间的势能： 由此，也可以算出来原子核的质量： 而核反应，就是把原子核中的势能转变为其它粒子的动能，而且由于实际上静能远大于势能，所以释放的能量只占了原子核总能量很小的一部分。但是，原子核中的静能部分依然无法释放出来。从这个角度上说，总是有一部分能量（静能）无法被利用。而在核反应中，这部分静能远远大于核反应释放出来的能量。 2、如何释放静能？那有没有办法把这部分静能也转化为能利用的动能呢？ 答案是有的，就是再拿一个反物质构成的粉笔头，正反物质相遇会有很大的概率发生湮灭反应， 变成一对光子，比如说，电子与正电子会变为一对光子： 前面也说了，光子只有动能没有静能。光子可以被普通物质吸收，其粒子的动能增加，就可以被利用了。当然如果技术可以的话，也可以直接把这些光子转化为电能。 这个就好比一个男的，身体内存在一个人生长发育的全部基因，但是没有个女人，他也生不出来孩子来，必须男女配对才行。 而一个粉笔头，就好比一堆男人聚在一起，其能量再大，也释放不出来。 必须再找一堆女人与其配对，才能把其中的能量全部释放出来。  编辑 当然，有的小朋友可能会说，那就再找一个由反物质构成的粉笔头就好了。  编辑 但是由于宇宙中存在正反物质不对称现象，具体来说，可观测宇宙中只有正物质没有反物质，因此无法在自然界中找到反物质。 那么可不可以在实验室生产呢？原则上可以，比如 的这个回答 有可能存在产生反粒子的链式反应么?  编辑 但是目前的生产的效率太低，最终只能是输入的能量大于输出的能量，入不敷出。 所以，只有一个普通物质构成的粉笔头的话，并不能释放其包含的全部能量，在核反应的层面上，可以利用的能量仅仅占了总能量很小的一部分。虽然其包含了大量的能量，但是并无法利用。只能眼馋了。 3、最后啰嗦点质能方程 关于该如何解读质能方程，我也写过几篇文章： 质量是怎么转变成能量的？  编辑 子乾：质能方程：能量质量相互转化？  编辑 供大家参考。 不认真思考的，全部黑哥抬走 |
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