愛因斯坦被認為是二十世紀最偉大科學家之一,然而卻鮮少有人知道其對人們做出之貢獻究竟用在何處?換言之,若是被他人詢問:「生活中,哪件事是愛因斯坦的貢獻?」筆者猜想,除了講出相對論之外,應該不知道愛因斯坦對於人們有何貢獻。事實上,諾貝爾獎授予愛因斯坦之原由,乃在於愛因斯坦對於光電效應作出貢獻,而並非是其提出相對論。以下,筆者就光電效應和相對論作進一步解釋和說明。
光電效應「不是」由愛因斯坦所發現,而是在1887年由赫茲(Hertz)所發現,愛因斯坦作出之主要貢獻,乃是提供光電效應一項解釋,其解釋內容筆者乃引述維基百科之內容:「光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。」雖然,光電效應不是愛因斯坦所發現之物理現象,但是有關於愛因斯坦對於光電效應之解釋,使得人們更加了解其背後之組成原理。有關於相對論中,最有名之質能轉換公式乃是E=mc^2。筆者對於相對論質能轉換公式,乃透過大學工程力學和國中理化來作簡易分析,發現皆有其無法用於作為通用性解釋之處。
工程力學乃是起源於1920年代,由Timoshenko開始發展之一門學科領域,由於其對工程力學之貢獻極大,因而被稱之為工程力學之父。愛因斯坦和Timoshenko是同一個時代之人物,照理說物理學界應該也都認識工程力學之父,並且以該領域之相關理論基礎反過來驗證基礎科學之理論,方能使基礎科學和應用科學達成理論相互貫通之結果。在化學方面,筆者僅需採用國中理化之基本觀念,即可作出簡易之莫耳當量分析,來用以解釋相對論質能轉換公式。
相對論質能轉換公式乃是物理學之立場,從巨觀角度來作理論公式之證明,因而筆者優先從工程力學之巨觀角度,來作其解析和論證。從相對論質能轉換公式可知,質量和能量乃是呈現正比結果,亦或是「相同質量會產生相同能量」。從工程力學之角度觀之,此乃是無法解釋得當之公式,因為材料不同質量相同會產生不同能量。從材料應變能公式可知,不同材料相同質量之彈性模數E和應變ϵ皆有所不同。從彈性模數類似之材料來說,其能量取其塑性狀態下之應變ϵy,更是由於其降伏強度之高低而受影響。舉例來說,同一種材料熱處理機械加工程序不同,相同材料相同質量之能量也會不同。再舉一例,按照相對論質能轉換公式來說,質量比較輕之金屬材料,能量不一定比較低。因此,從工程力學之角度觀之,質量和能量完全沒有關係。
從中學化學之莫耳當量來評估,不同材料相同質量之莫耳數不同,其內所帶有之原子或分子數量亦不同。在假設每一個原子或分子皆發揮其極限能量下,不同原子或分子數量之材料不可能產生相同能量。原子或分子有大有小,其產生之能量必然亦有差異。此外,不同材料之原子和分子組成,亦往往從其組織架構之不同,而呈現不同之物理屬性,在未經力學實驗、物理實驗及化學實驗之前,是無法得知其所呈現之物理屬性,因而不同材料相同質量之材料不可能產生相同能量。照理說,筆者可以不用從微觀角度來解釋相對論質能轉換公式,因為該公式是從巨觀角度進行理論公式之證明。但是,筆者仍然提出微觀角度作解釋,期能同時從巨觀和微觀角度作完善之論述和說明。
讀者是否曾設想過,核能發電或核子彈是否可以使用鈾原料或鈽原料以外之原料呢?相同質量之鈾原料和鈽原料,是否會釋放相同能量呢?答案可能都是早已知道,既有之核裂變理論是建立於鈾原料或鈽原料之上,但是相同質量之鈾原料或鈽原料,不僅不會產生相同能量,而且相對論質能轉換公式計算結果,和實際之能量釋放結果差距非常大。從事核能發電或核子彈相關領域之專業人士,「不是」使用相對論之質能轉換公式,來用以計算其能量釋放之結果。在六十幾年前,數值方法蒙特卡洛法被發明,主要用途是在模擬原子彈(發明人:羅伯特‧奧本海默),其乃是「在核分裂過程中,以亂數來模擬其運動行為,藉以計算彼此間之交互影響過程,來求取真實核分裂之能量釋放行為。」在經歷六十多年來之發展,核能發電和核子彈技術已經相當成熟,可以明確地說:「不同材料相同質量,其所釋放之能量不同。」
物理學乃是基礎科學,其理論發展之最終目的,乃是運用於應用科學。若是應用科學領域,發現基礎科學理論無法被用於實證或使用,那麼其理論架構不僅可能錯誤,亦將成為現代空泛理論之一,因為該理論根本沒有任何用途。此外,筆者認為物理專業學生,應該也要學習「工程力學」。筆者學淺,若有謬誤之處,尚祈讀者能夠給予指正。
光電效應「不是」由愛因斯坦所發現,而是在1887年由赫茲(Hertz)所發現,愛因斯坦作出之主要貢獻,乃是提供光電效應一項解釋,其解釋內容筆者乃引述維基百科之內容:「光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位(即光子或光量子)所組成。」雖然,光電效應不是愛因斯坦所發現之物理現象,但是有關於愛因斯坦對於光電效應之解釋,使得人們更加了解其背後之組成原理。有關於相對論中,最有名之質能轉換公式乃是E=mc^2。筆者對於相對論質能轉換公式,乃透過大學工程力學和國中理化來作簡易分析,發現皆有其無法用於作為通用性解釋之處。
工程力學乃是起源於1920年代,由Timoshenko開始發展之一門學科領域,由於其對工程力學之貢獻極大,因而被稱之為工程力學之父。愛因斯坦和Timoshenko是同一個時代之人物,照理說物理學界應該也都認識工程力學之父,並且以該領域之相關理論基礎反過來驗證基礎科學之理論,方能使基礎科學和應用科學達成理論相互貫通之結果。在化學方面,筆者僅需採用國中理化之基本觀念,即可作出簡易之莫耳當量分析,來用以解釋相對論質能轉換公式。
相對論質能轉換公式乃是物理學之立場,從巨觀角度來作理論公式之證明,因而筆者優先從工程力學之巨觀角度,來作其解析和論證。從相對論質能轉換公式可知,質量和能量乃是呈現正比結果,亦或是「相同質量會產生相同能量」。從工程力學之角度觀之,此乃是無法解釋得當之公式,因為材料不同質量相同會產生不同能量。從材料應變能公式可知,不同材料相同質量之彈性模數E和應變ϵ皆有所不同。從彈性模數類似之材料來說,其能量取其塑性狀態下之應變ϵy,更是由於其降伏強度之高低而受影響。舉例來說,同一種材料熱處理機械加工程序不同,相同材料相同質量之能量也會不同。再舉一例,按照相對論質能轉換公式來說,質量比較輕之金屬材料,能量不一定比較低。因此,從工程力學之角度觀之,質量和能量完全沒有關係。
從中學化學之莫耳當量來評估,不同材料相同質量之莫耳數不同,其內所帶有之原子或分子數量亦不同。在假設每一個原子或分子皆發揮其極限能量下,不同原子或分子數量之材料不可能產生相同能量。原子或分子有大有小,其產生之能量必然亦有差異。此外,不同材料之原子和分子組成,亦往往從其組織架構之不同,而呈現不同之物理屬性,在未經力學實驗、物理實驗及化學實驗之前,是無法得知其所呈現之物理屬性,因而不同材料相同質量之材料不可能產生相同能量。照理說,筆者可以不用從微觀角度來解釋相對論質能轉換公式,因為該公式是從巨觀角度進行理論公式之證明。但是,筆者仍然提出微觀角度作解釋,期能同時從巨觀和微觀角度作完善之論述和說明。
讀者是否曾設想過,核能發電或核子彈是否可以使用鈾原料或鈽原料以外之原料呢?相同質量之鈾原料和鈽原料,是否會釋放相同能量呢?答案可能都是早已知道,既有之核裂變理論是建立於鈾原料或鈽原料之上,但是相同質量之鈾原料或鈽原料,不僅不會產生相同能量,而且相對論質能轉換公式計算結果,和實際之能量釋放結果差距非常大。從事核能發電或核子彈相關領域之專業人士,「不是」使用相對論之質能轉換公式,來用以計算其能量釋放之結果。在六十幾年前,數值方法蒙特卡洛法被發明,主要用途是在模擬原子彈(發明人:羅伯特‧奧本海默),其乃是「在核分裂過程中,以亂數來模擬其運動行為,藉以計算彼此間之交互影響過程,來求取真實核分裂之能量釋放行為。」在經歷六十多年來之發展,核能發電和核子彈技術已經相當成熟,可以明確地說:「不同材料相同質量,其所釋放之能量不同。」
物理學乃是基礎科學,其理論發展之最終目的,乃是運用於應用科學。若是應用科學領域,發現基礎科學理論無法被用於實證或使用,那麼其理論架構不僅可能錯誤,亦將成為現代空泛理論之一,因為該理論根本沒有任何用途。此外,筆者認為物理專業學生,應該也要學習「工程力學」。筆者學淺,若有謬誤之處,尚祈讀者能夠給予指正。