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E=mc2,误差仅为0.00004%

E=mc2,误差仅为0.00004%

  0.00004%的误差让我们可以继续断言:E=mc2!这是一个十一人的国际研究组日前得出的实验结果。他们以比先前实验的精确度高出10万倍的实验再次验证了这个著名的等式!这对现代物理可太重要了。即使是不了解其中含义的人,也知道这些从爱因斯坦于1905年提出的狭义相对论衍生而来的符号是展示现代科学威力的雄伟战歌,是蕴涵着基础物理奥秘的铿锵口号,是描述隐藏在事物纷繁表象后面的本质联系的神奇公式。

  爱因斯坦提出的公式也需要验证吗?没错,科学研究要求任何数学命题都必须得到实践检验,即使是爱因斯坦提出的也不例外。这并非有意亵渎,也不是出于破旧立新的偏执,这是所有哪怕是最完美的物理理论都要经过的一关。对于爱因斯坦的这一公式而言,这看起来似乎很简单,至少从理论上来说,只需把等号两边的数值进行比较就可以了。也就是说,把代表能量的E(以焦为单位)和代表质量的m(以千克为单位)进行比较。c(真空中的光速)是一个常数,等于299792458米/秒。爱因斯坦的公式表明,质量和能量是同一实质的两种表现形式。而且,由于c2数值巨大,质能之间的相互转化从数值上来说将十分悬殊。要实现对这一公式的检验,科学家只需挑选一种出现质能转化的物理过程,例如原子在释放中子时发出γ射线的过程,然后对其中释放的能量和消失的质量进行比较即可。

两项全新的实验

  然而在具体操作时事情要复杂得多。检验工作由两个研究小组合作完成。第一个小组来自法国格勒诺布尔的劳厄-朗日凡国际研究院(ILL),它的任务是测量由硅29原子(比普通的硅28原子多一个中子)衰变而释放出的γ射线,从而获取等号左侧能量“E”的数据。与此同时,美国麻省理工学院(MIT)的研究人员通过测量同一过程中硅原子的质量损失,负责获得等号右侧的质量“m”。两国研究人员可以无需考虑实验样本是否一致而大胆分工,因为地球上的硅原子全都一模一样。

  对格勒诺布尔研究组来说,困难主要在于如何对高能射线进行精确测量。他们的解决方法是让γ射线穿过一块超纯硅晶体。劳厄-朗日凡研究院的迈克尔·扬舍尔表示:“哪怕在0.2度的单位级别上,我们的测量也能精确到百万分之一。这样的精确度足以令我们在格勒诺布尔就能把远在莫斯科的苹果切成一毫米的薄片。”

误差仅为千万分之一

  大西洋彼岸的美国科学家们并不比法国研究人员更轻松,因为他们所要测量的是硅29原子在释放出中子之前与之后的质量差。西蒙·兰威尔与麻省理工的同仁们最后只要做一个简单的减法:把硅29原子和普通硅28原子的质量之差再减去中子的质量,就能得到转化成γ射线能量的那部分神秘质量。这一测量工作的精确度高达千亿分之一……这是怎样一个概念呢?喏,好比说埃菲尔铁塔上放了一粒豌豆,要求得这粒豌豆的质量,我们把豌豆与埃菲尔铁塔的总质量减去埃菲尔铁塔自身的质量,并精确到小数点后七位!

  当两支研究队伍得出各自的测量数据之后,验证进入最后一个步骤:比较。根据他们去年12月公布的比较结果,我们可以发现爱因斯坦公式完全正确,等号两边的头七个数字都是一样的。
什么才是真实,在无限的虚幻中寻找着最终的未来,为了不愿放弃的一切,为了改变最后的未来,为了仅有的最真挚的最纯美的一切,坚强的的看到最后......

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