试析核反应中质量与能量的同步变化

叶惠芳 林辉庆

摘   要：文章介绍了高中学生、大众媒体、教科书和历史上对质量与能量关系的理解和表述，阐述物质、质量、能量的含义及质能方程的意义，分析核反应中静质量与动质量和静能与动能的同步变化，指出“质量转化为能量”表述的不当之处。

关键词：核反应;质能方程;静质量;动质量;质量亏损;静能;动能

1    对质量与能量关系的误解

1.1    学生中的误解

高中物理在选修3-4第十五章“相对论简介”中介绍了爱因斯坦的质能方程E=mc2，在选修3-5第十九章“原子核”中，用它计算核反应释放的核能：先求出“质量亏损”Δm，然后用ΔE=Δmc2算出释放的核能。我们发现，学习了这些内容后，对质量与能量的关系，学生中较普遍地存在着两种错误理解：一种认为质量就是能量，它们只是单位不同;另一种认为核反应中亏损的质量转化为能量。这两种错误理解的实质是相同的，因为如果质量能转化为能量，说明它们是同一种东西的两种表现形式。

1.2    大众媒体中的误解

对质量与能量关系的这两种误解并非只存在于学生中，在报刊、杂志、书籍、电视和网络等媒体中也是常见的。网上有很多文章认为质能方程是质量与能量相互转化的数量关系，并给出了所谓的质量转化为能量和能量转化为质量的具体例子。许多科普或科幻类文章都提出，反物质可能是未来恒星际航行的理想能源，因为反物质与物质“湮灭”，质量全部转化为能量。

1.3    教科书中的表述

有关质量与能量的关系，教科书中也存在着一些不恰当的表述。……