Astronomija bez teleskopa - masa je energija

Pin
Send
Share
Send

Neki kažu da je razlog što ne možete putovati brže od svjetlosti to što će se vaša masa povećavati kako se brzina približava brzini svjetlosti - tako, bez obzira koliko energije može stvoriti vaš zvjezdani pogon, doći ćete do točke u kojoj nikakva količina energije ne može dalje ubrzati svoj svemirski brod jer se njegova masa približava beskonačnom.

Ova linija razmišljanja je u najboljem slučaju nepotpuni opis onoga što se stvarno događa i nije naročito učinkovit način objašnjavanja zašto se ne možete kretati brže od svjetlosti (iako stvarno ne možete). Međutim, priča nudi koristan uvid u to zašto je masa jednaka energiji, u skladu s odnosom e = mc2.

Prvo, evo zašto priča nije završena. Iako će se netko na Zemlji možda vidjeti kako se masa svemirske letjelice povećava kako se krećete blizu brzine svjetlosti - pilot uopće neće primijetiti vašu promjenu mase. Unutar svoje svemirske letjelice i dalje biste se mogli penjati stepenicama, skakati konopom - a ako biste za vožnju imali komplet vaga u kupaonici, i dalje biste vagali jednako kao i na Zemlji (pod pretpostavkom da je vaš brod opremljen najnovije u tehnologiji umjetne gravitacije koja oponaša uvjete na Zemljinoj površini).

Promjena koju opazi zemaljski promatrač je pravedna relativistička masa. Ako udarite kočnice i vratite se većoj konvencionalnoj brzini, sva relativistička masa bi nestala, a zemaljski promatrač samo bi vidio kako se držite iste ispravan (ili odmor) masu koju su svemirski brodovi i ti imali prije napuštanja Zemlje.

Zemaljski promatrač ispravnije bi smatrao vašu situaciju u smislu energije momenta, koja je proizvod vaše mase i vaše brzine. Dakle, što više energije ulijevate u svoj sustav zvijezde, netko na Zemlji zaista vidi vaš porast zamaha - ali to tumači kao porast mase, jer se čini da se vaša brzina uopće ne povećava kad se poveća oko 99% brzina svjetlosti. Kada opet usporite, iako vam se može činiti da gubite masu, stvarno trošite energiju - možda pretvaranjem kinetičke energije kretanja u toplinu (pod pretpostavkom da je vaš svemirski brod opremljen najnovijom tehnologijom relativističke kočenja).

Iz perspektive zemaljskog promatrača, možete formulirati da je relativistički dobitak mase opažen tijekom putovanja blizu brzine svjetlosti zbroj mase / energije odmora svemirske letjelice plus kinetičke energije njegovog kretanja - sve podijeljeno s c2, Iz toga možete (prelazeći oko neke umjereno složene matematike) izvući da je e = mc2, Ovo je korisno otkriće, ali ima malo veze s tim što brzina svemirske letjelice ne može premašiti svjetlosnu brzinu.

Fenomen relativističke mase prati sličan, iako obrnut, asimptotski odnos prema vašoj brzini. Dakle, kako se približavate brzini svjetlosti, vaše se relativističko vrijeme približava nuli (satovi polako), vaše relativističke prostorne dimenzije približavaju se nuli (dužina se smanjuje) - ali vaša relativistička masa raste prema beskonačnom.

Ali kao što smo već pokrivali, na svemirskom brodu ne doživljavate kako se svemirski brod masovno povećava (niti se čini da se smanjuje, niti da se satovi usporavaju). Stoga morate povećati energiju zamaha kao istinsko povećanje brzine - barem u odnosu na novo shvaćanje koje ste razvili o brzini.

Za vas, pilote, kada se približavate brzini svjetlosti i nastavljate ulijevati više energije u svoj pogonski sustav, otkrićete da brže dolazite do odredišta - ne toliko jer ste kreću se bržeali zato što bi vrijeme koje ste procijenili trebalo da prijeđete udaljenost od točke A do točke B postalo vidljivo puno manje, uistinu udaljenost između točke A do točke B također postaje znatno manja. Tako nikada ne prekidate brzinu svjetlosti, jer se vremenski parametri brzine neprestano mijenjaju na način koji osigurava da ne možete.

U svakom slučaju, razmatranje relativističke mase vjerojatno je najbolji način da se dobije odnos e = mc2 budući da je relativistička masa izravan rezultat kinetičke energije kretanja. Ta veza ne pada lako na razmatranje (recimo) nuklearne eksplozije - budući da velik dio energije eksplozije proizlazi iz oslobađanja energije za vezanje koja drži teški atom zajedno. Nuklearna eksplozija više se odnosi na transformaciju energije nego na pretvaranje tvari u energiju, iako na razini sustava još uvijek predstavlja stvarnu masu u pretvorbu energije.

Slično tome, mogli biste uzeti u obzir da je vaša šalica kave masovnija kada je vruća - a mjerljivo manje masivna kada se ohladi. Materija, u smislu protona, neutrona, elektrona… i kave, u velikoj se mjeri čuva tijekom ovog procesa. Ali, neko vrijeme toplinska energija doista dodaje masi sustava - iako je masa m = e / c2, to je vrlo mala količina mase.

Pin
Send
Share
Send