動(dòng)能不是動(dòng)量
假如你是來挑刺唱反調(diào)的，那可以退出了，由于我的推論早已告訴你了。因?yàn)橹霸诹Ｗ咏M工作習(xí)慣的誘因，在這個(gè)視頻里（尋訪法國核化學(xué)中心了解改變世界的數(shù)學(xué)公式）可能給你們引起了關(guān)于動(dòng)能動(dòng)量的誤讀。介于有些同學(xué)還在上小學(xué)，數(shù)學(xué)考試對(duì)于這方面有明晰的規(guī)定，所以我認(rèn)為有必要講一下這兩個(gè)名詞。
（以下所有的名詞以英語為主，英文則為譯音。由于我的參考資料全部來始于日文材料，外加我之前所學(xué)的這種名詞都是先從日文學(xué)起的。不規(guī)范的英文翻譯會(huì)引起誤會(huì)，所以以英語名詞為主。）
哪些是動(dòng)能（）？
動(dòng)能（）描述了一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)樗倪\(yùn)動(dòng)所具有的能量。請(qǐng)注意這兒動(dòng)能（）描述了一個(gè)物體的能量（）。哪些是能量？能量是指一個(gè)物體對(duì)其他數(shù)學(xué)系統(tǒng)做功的能力（和我們廣義上想的能量是一回事）。能量有很多種，包括了動(dòng)能（）、勢(shì)能（）、彈性能（）、化學(xué)能（）、輻射能（）等。在小學(xué)數(shù)學(xué)中常常涉及的一類題目就是能量轉(zhuǎn)化，更確切的說是重力勢(shì)能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)換。諸如過山車類題目。在精典化學(xué)，低速率情況下（速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光速），動(dòng)能（）可以寫作為
有時(shí)也會(huì)使用KE代表動(dòng)能（）。（能量為標(biāo)量，也就是只描述大小，并沒有其他的信息。這兒我們會(huì)與下方的內(nèi)容作對(duì)比。）注意這兒和我們?cè)趯?duì)撞機(jī)估算粒子動(dòng)能（）是不一樣的公式，由于對(duì)撞機(jī)內(nèi)粒子速率接近光速，所以要用相對(duì)論（）公式去估算動(dòng)能（）。雖然是在高速下一個(gè)粒子要用到不同的方法去估算動(dòng)能（），然而這個(gè)物體還是會(huì)具有動(dòng)能的（）。那在加速器中的粒子不僅動(dòng)能，還有哪些其他的能量？還有就是一個(gè)物體它的質(zhì)量（Mass）所帶來的能量。這兒的質(zhì)量是指物體在靜止情況下的質(zhì)量（RestMass）。而愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式就是描述了一個(gè)物體它所具有的質(zhì)量能轉(zhuǎn)換為多少的能量。
而湮沒反應(yīng)（）則會(huì)是目前惟一一種可以將質(zhì)量全部轉(zhuǎn)換為能量的一種反應(yīng)。這些反應(yīng)常會(huì)被考慮在未來航天器推動(dòng)裝置中。由于它會(huì)把全部的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為能量，轉(zhuǎn)換效率百分之百。是目前最高效的反應(yīng)。而普通民用級(jí)太陽能板只有百分之二十不到，甚至有些高于百分之十。這兒我們忽視掉由引力帶來的能量，這是粒子化學(xué)研究的習(xí)慣。我們常說引力是一個(gè)非常弱的力，所以在粒子化學(xué)的研究中會(huì)被忽視掉。所以一個(gè)粒子在加速器中所具有的能量為動(dòng)能（）加質(zhì)量所提供的能量（RestMass），這就是它所有的能量來源了。請(qǐng)記住這一點(diǎn)，我們會(huì)在以后用到這個(gè)內(nèi)容。
哪些是動(dòng)量（）？
動(dòng)量（）的定義就是它是一個(gè)化學(xué)速率（）和質(zhì)量的乘積。因?yàn)樗俾剩ǎ槭噶浚ǎ?，質(zhì)量為標(biāo)量（）。所以動(dòng)量（）為矢量（）。也就是說它除了描述了一個(gè)數(shù)學(xué)性質(zhì)數(shù)值上的大小，還給定了究竟這個(gè)化學(xué)性質(zhì)指向的方向。而在精典數(shù)學(xué)，低速率情況下（速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光速），動(dòng)量（）可以寫作為
注意這兒動(dòng)量（）敘述的不是一個(gè)物體所具有的能量，而敘述的是一個(gè)物體向那個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，有多大的趨勢(shì)。而動(dòng)能也可以由一個(gè)物體轉(zhuǎn)換到另一個(gè)物體，類似于兵乓球撞擊球瓶就是動(dòng)量轉(zhuǎn)換的案例。他只要遵守動(dòng)量守恒就可以（of），也就是撞擊前兵乓球與球瓶的動(dòng)量（）等于撞擊后兵乓球與球瓶的動(dòng)量（）就可以了。所以這就是為何你的數(shù)學(xué)老師指出，動(dòng)能和動(dòng)量不一樣的誘因。
動(dòng)能（）和動(dòng)量（）有哪些聯(lián)系？
從觀看他倆的方程我們就可以推論下來動(dòng)量公式，在精典數(shù)學(xué)學(xué)，低速率情況下（速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光速）兩個(gè)量的關(guān)系為
這個(gè)方程除了關(guān)聯(lián)了動(dòng)能（）與動(dòng)量（），并且還將方程左邊一個(gè)矢量轉(zhuǎn)化為方程左邊的一個(gè)標(biāo)量。舉個(gè)事例，我們只考慮數(shù)字不考慮化學(xué)單位。
從這個(gè)事例中可以曉得，假設(shè)你只測(cè)得了一個(gè)物體它的動(dòng)能（）是多少，這么他很可能有多種情況。
所以很似乎只曉得動(dòng)能（）并不能確定一個(gè)物體它的動(dòng)量（），還須要曉得它的質(zhì)量是多少。所以他倆并不是一回事。
為何會(huì)有誤會(huì)？
我之前在粒子組工作，我們組主要是負(fù)責(zé)歐核中心CERN小型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHCb以及超高溫低能粒子的內(nèi)容。研究方向?yàn)镃PT對(duì)稱性破壞（CPT）.我所在這一章節(jié)討論的內(nèi)容不建議即即將進(jìn)行數(shù)學(xué)考試的朋友看，由于真的會(huì)導(dǎo)致概念上的混亂。我在這兒聊的只是作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)粒子組平常討論問題的習(xí)慣，而并不會(huì)當(dāng)成任何知識(shí)點(diǎn)記錄在課本或則論文中。之所以想要分享那些內(nèi)容，而不是嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)學(xué)知識(shí)。是由于我想讓你們聽到真實(shí)情況下我們是如何工作的。下邊開始！
還記得我在“什么是動(dòng)能（）？”部分講的內(nèi)容嗎？一個(gè)在加速器中的粒子具有的能量來始于粒子本身質(zhì)量帶來的能量（RestMass）以及運(yùn)動(dòng)所帶來的能量。在粒子化學(xué)中，當(dāng)一個(gè)粒子速率接近光速，那我們估算粒子總能量的多項(xiàng)式就變?yōu)榱?span style="display:none">GLw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
也就是-。c則為光速是固定的數(shù)值，而m0則是這個(gè)粒子的靜止下的質(zhì)量（RestMass）。可以把減號(hào)兩側(cè)看為因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)所具有的能量，減號(hào)兩側(cè)為物質(zhì)本身具有的能量。而恰恰是這兒物體運(yùn)動(dòng)所具有的能量包含了動(dòng)量p（）。我們之前說光曉得一個(gè)物體的動(dòng)量（）并不能曉得一個(gè)物體的動(dòng)能（），由于缺乏質(zhì)量有關(guān)的信息。而我們?cè)诹Ｗ咏M所做的對(duì)撞實(shí)驗(yàn)，是完完全全曉得所用的粒子是哪些的。例如我們拿電子對(duì)撞，我們拿質(zhì)子對(duì)撞，中子對(duì)撞。所以當(dāng)我們?cè)谡f一個(gè)電子它的動(dòng)量（）是多少多少的時(shí)侯，其中就包含了它的質(zhì)量以及它的動(dòng)量（）。也就是說曉得了它的動(dòng)能（）為多少。由于一個(gè)粒子它的質(zhì)量（RestMass）是固定的或則說已知的，所以曉得了動(dòng)能（）就等于曉得了動(dòng)量（），反之亦然。這就是為何我們會(huì)在粒子組工作的時(shí)侯動(dòng)量公式，把二者當(dāng)作同一件事物。就是由于我們曉得了前提條件，粒子的質(zhì)量。而“能”和“量”之間只不過是比列關(guān)系。視頻下方有評(píng)論還炫技在討論虛擬粒子，虛擬粒子在不確定原理（）的時(shí)間尺度內(nèi)也是具有虛擬質(zhì)量的。雖然兩個(gè)數(shù)學(xué)量所描述的維度（）不同，而且因?yàn)樗齻兪堑炔铌P(guān)系，在此情況下我們把它當(dāng)成一類。這并不是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)定義或理論，只是我所在的粒子組工作習(xí)慣和形式罷了。
高中數(shù)學(xué)中，對(duì)任何的問題就會(huì)有精準(zhǔn)的答案。并且真實(shí)的數(shù)學(xué)并不是你書本描述的那樣。像是我們實(shí)驗(yàn)化學(xué)方向（），有些情況下如果一個(gè)檢測(cè)值和真實(shí)值相差十倍之內(nèi)，我們就可以稱為精確檢測(cè)了。而并不是真實(shí)數(shù)值是多少，我們就必須檢測(cè)到哪些樣的數(shù)，一分不差?；瘜W(xué)有的時(shí)侯是完美的，但數(shù)學(xué)有的時(shí)侯也是丑惡的。作為一個(gè)深愛科學(xué)及化學(xué)的人來說，我一開始很難接受這種現(xiàn)實(shí)。并且正是因?yàn)檫@種的存在，促使我們就會(huì)去找尋究竟真實(shí)的數(shù)學(xué)是怎么。真實(shí)的自然規(guī)律是怎么。
希望你也可以熱愛數(shù)學(xué)，崇尚科學(xué)。