Astronoomia ilma teleskoobita - mass on energia

Pin
Send
Share
Send

Mõni väidab, et põhjus, miks te ei saa valgust kiiremini reisida, on see, et teie mass suureneb kiiruse lähenedes valguse kiirusele - seega jõuate punkti, kus ükski energiakogus ei jõua kaugemale, olenemata sellest, kui palju energiat teie tähesõit suudab genereerida kiirendage oma kosmoselaeva, kuna selle mass läheneb lõpmatule.

See mõtteviis on parimal juhul mittetäielik kirjeldus sellest, mis tegelikult toimub, ega ole eriti tõhus viis selgitada, miks te ei saa liikuda kiiremini kui valgus (isegi kui te tegelikult ei saa). See lugu pakub siiski kasulikku teavet selle kohta, miks mass võrdub energiaga vastavalt seosele e = mc2.

Esiteks on siin põhjus, miks lugu pole täielik. Ehkki keegi võib Maa peal näha kosmoselaeva massi suurenemist, kui liigute valguse kiiruse lähedal - ei märka te piloot teie massimuutust üldse. Kosmoseaparaadis saaksite ikkagi treppidest ronida, köiest hüpata - ja kui teil oleks sõitmiseks vannitoakaalikomplekt, siis kaaluksite ikkagi täpselt sama palju kui Maa peal (eeldusel, et teie laev on varustatud uusim kunstgravitatsioonitehnoloogias, mis jäljendab Maa pinna olusid).

Maavaatleja tajutud muutus on õiglane relativistlik mass. Kui vajutate piduritele ja pöörduksite tagasi tavapärasema kiiruse juurde, kaoks kogu relativistlik mass ära ja maavaatleja näeks teid lihtsalt samaga püsimas õige (või puhkeaja) mass, mis teil oli enne Maalt lahkumist.

Maavaatlejal oleks õigem kaaluda teie olukorda impulsi energia osas, mis on teie massi ja kiiruse tulemus. Nii et kui täppisõidu süsteemi rohkem energiat sisse pumbata, näeb keegi maapealne teie hoogu tõepoolest tõusu - kuid tõlgendab seda kui massi suurenemist, kuna teie kiirus ei tundu üldse suurenevat, kui see on umbes 99% valguse kiirus. Siis, kui te jälle aeglustate, ehkki võib tunduda, et kaotate massi, laadite te tõesti energiat maha - ehk teisendate oma liikumise kineetilise energia soojuseks (eeldades, et teie kosmoselaev on varustatud uusima relativistliku pidurdustehnoloogiaga).

Maapinnal asuva vaatleja vaatenurgast saate sõnastada, et valguse kiirusel lähenedes täheldatud relativistlik massikasv on kosmoselaeva puhkemassi / energia pluss selle liikumise kineetiline energia summa - kõik jagatud c-ga2. Sellest saate (astudes ümber mõõdukalt keeruka matemaatika juurde) tuletada, et e = mc2. See on kasulik leid, kuid sellel on vähe pistmist sellega, miks kosmoselaeva kiirus ei ületa kiirust.

Relativistliku massi fenomen järgib teie kiirusega sarnast, ehkki pöördvõrdelist, asümptootilist seost. Nii et valguse kiirusele lähenedes läheneb teie relativistlik aeg nullile (kellad muutuvad aeglaseks), relativistlikud ruumilised mõõtmed lähenevad nullile (pikkused kahanevad) - kuid teie relativistlik mass kasvab lõpmatu poole.

Kuid nagu me juba kajastanud oleme, kosmoseaparaadil kosmoselaevadel massi suurenemist ei koge (ei tundu, et see kahaneb, ega selle kellad aeglustu). Nii et peate oma hoo energia suurenemist tõlgendama tõelise kiiruse suurenemisena - vähemalt seoses uue arusaamisega, mille olete kiiruse kohta välja töötanud.

Teie jaoks, piloot, kui lähenete kergele kiirusele ja pumbate oma ajamissüsteemi rohkem energiat, leiate, et jõuate sihtkohta kiiremini - mitte niivõrd seetõttu, et olete kiiremini liikudes, aga kuna teie hinnangul kulub teil punkti A punktist B läbimise vahemaa märgatavalt palju väiksemaks, muutub ka punkt A punkti B vaheline kaugus märgatavalt väiksemaks. Nii et te ei murra kunagi kiirust, sest kiiruse ajalised parameetrid muutuvad pidevalt viisil, mis tagab, et te ei saa seda teha.

Igal juhul on relativistliku massi arvestamine ilmselt parim viis suhte e = mc tuletamiseks2 kuna relativistlik mass on liikumise kineetilise energia otsene tulemus. See suhe ei lange kergelt (näiteks) tuumaplahvatuse kaalumisest - kuna suur osa plahvatuse energiast saadakse sidumisenergia vabanemisest, mis hoiab koos rasket aatomit. Tuumaplahvatus on seotud pigem energia muundamise kui energiaks muundamisega, ehkki süsteemitasandil esindab see ikkagi tõelist energia muundamist massist energiaks.

Samamoodi võiksite arvata, et kohvitass on kuum, kui see on kuum - ja jahutades muutub see mõõdetavalt vähem massiliseks. Aine, mis puudutab prootoneid, neutroneid, elektrone ... ja kohvi, on kogu selle protsessi vältel suuresti säilinud. Kuid mõneks ajaks lisab soojusenergia tõesti süsteemi massi - ehkki kuna selle mass on m = e / c2, see on väga väike kogus massi.

Pin
Send
Share
Send