Astronomija bez teleskopa - masa ir enerģija

Pin
Send
Share
Send

Daži saka, ka iemesls, kāpēc jūs nevarat ceļot ātrāk par gaismu, ir tas, ka jūsu masa palielināsies, tuvojoties ātrumam - tāpēc, neatkarīgi no tā, cik daudz enerģijas jūsu zvaigzne var saražot, jūs sasniedzat punktu, kur neviens enerģijas daudzums nevar tālāk paātriniet savu kosmosa kuģi, jo tā masa tuvojas bezgalīgai.

Šis domāšanas veids labākajā gadījumā ir nepilnīgs apraksts par notiekošo, un tas nav īpaši efektīvs veids, kā izskaidrot, kāpēc jūs nevarat pārvietoties ātrāk par gaismu (kaut arī patiesībā nevarat). Tomēr stāsts sniedz noderīgu ieskatu par to, kāpēc masa ir līdzvērtīga enerģijai saskaņā ar attiecībām e = mc2.

Pirmkārt, šeit ir iemesls, kāpēc stāsts nav pilnīgs. Lai gan kāds, kas atrodas atpakaļ uz Zemes, var redzēt, ka jūsu kosmosa kuģa masa palielinās, pārvietojoties tuvu gaismas ātrumam, jūs, pilots, nemaz nepamanīsit jūsu masas izmaiņas. Kosmosa kuģī jūs joprojām varēsit kāpt pa kāpnēm, lekt virvi - un, ja jums būtu līdzi braukšanas vannas istabas svari, jūs joprojām svērtu tieši tādu pašu kā jūs atpakaļ uz Zemes (pieņemot, ka jūsu kuģis ir aprīkots ar jaunākais mākslīgās gravitācijas tehnoloģijā, kas atdarina apstākļus atpakaļ uz Zemes virsmas).

Zemes novērotāja uztvertās izmaiņas ir taisnīgas relativistisks masa. Ja jūs piespiestu bremzes un atgrieztos pie ierastāka ātruma, visa relativistiskā masa izzustu, un Zemes novērotājs redzētu jūs saglabājamies ar tādu pašu pareizi (vai atpūtas) masa, kāda jums bija kosmosa kuģī, pirms esat atstājuši Zemi.

Zemes novērotājam būtu pareizāk apsvērt jūsu situāciju impulsa enerģijas izteiksmē, kas ir jūsu masas un ātruma rezultāts. Tā kā jūs iesūknējat vairāk enerģijas zvaigznīšu piedziņas sistēmā, kāds uz Zemes patiešām redz jūsu impulsa pieaugumu, bet to interpretē kā masas pieaugumu, jo šķiet, ka jūsu ātrums vispār nepalielinās daudz, kad tas ir aptuveni 99% no gaismas ātrumu. Tad, kad atkal palēnināsities, kaut arī jums varētu šķist, ka zaudējat masu, jūs patiešām nododat enerģiju - iespējams, pārveidojot kustības kinētisko enerģiju siltumā (pieņemot, ka jūsu kosmosa kuģis ir aprīkots ar jaunākajām relativistiskās bremzēšanas tehnoloģijām).

No Zemes novērotāja viedokļa jūs varat formulēt, ka relativistiskais masas pieaugums, kas novērots, dodoties tuvu gaismas ātrumam, ir kosmosa kuģa atpūtas masas / enerģijas summa plus tā kustības kinētiskā enerģija - visu dalot ar c2. No tā jūs varat (pakāpjoties ap nedaudz sarežģītu matemātiku) iegūt, ka e = mc2. Tas ir noderīgs atradums, taču tam ir maz sakara ar to, kāpēc kosmosa kuģa ātrums nevar pārsniegt gaismas ātrumu.

Relativistiskās masas parādība seko līdzīgai, kaut arī apgrieztā, asimptotiskai attiecībai pret jūsu ātrumu. Tātad, tuvojoties gaismas ātrumam, jūsu relativistiskais laiks tuvojas nullei (pulksteņi lēni), jūsu relativistiskās telpiskās dimensijas tuvojas nullei (garums sašaurinās) - bet jūsu relativistiskā masa pieaug līdz bezgalībai.

Bet kā mēs to jau apskatījām, kosmosa kuģī jūs nepiedzīvojaties, ka jūsu kosmosa kuģis iegūst masu (nešķiet, ka tas saruktu, tā pulksteņi arī palēninātos). Tātad jūsu impulsa enerģijas pieaugums ir jāinterpretē kā patiess ātruma pieaugums - vismaz attiecībā uz jauno izpratni, ko esat izstrādājis par ātrumu.

Jums, pilots, tuvojoties nelielam ātrumam un turpinot sūknēt vairāk enerģijas piedziņas sistēmā, jūs atradīsit to, ka jūs arvien ātrāk sasniegsit galamērķi - ne tik daudz tāpēc, ka esat pārvietojas ātrāk, bet, tā kā laiks, kuru jūs aprēķinājāt, jums šķērsos attālumu no punkta A līdz punktam B, kļūst acīmredzami mazāks, patiešām attālums starp punktu A līdz punktam B arī kļūst uztverami daudz mazāks. Tātad jūs nekad nepārkāpjat nelielu ātrumu, jo ātruma parametri laika gaitā mainās tādā veidā, kas nodrošina to, ka nevarat.

Jebkurā gadījumā relativistiskās masas apsvēršana, iespējams, ir labākais veids, kā iegūt attiecības e = mc2 jo relativistiskā masa ir kustības kinētiskās enerģijas tiešs rezultāts. Šīs attiecības nav viegli izskatīt no (teiksim) kodola sprādziena - jo liela daļa sprādziena enerģijas rodas, atbrīvojot saistošo enerģiju, kas kopā satur smago atomu. Kodolsprādziens vairāk attiecas uz enerģijas pārveidošanu, nevis uz vielas pārvēršanu enerģijā, lai gan sistēmas līmenī tas joprojām atspoguļo patiesu masas un enerģijas pārvēršanu.

Līdzīgi jūs varētu uzskatīt, ka kafijas tase ir masīvāka, kad tā ir karsta, un, izmērot izmēru, tā kļūst mazāk masīva, kad tā atdziest. Visā šajā procesā lielākoties tiek saglabāta protonu, neitronu, elektronu ... un kafijas nozīme. Bet kādu laiku siltuma enerģija patiešām palielina sistēmas masu - kaut arī kopš tā masa ir m = e / c2, tas ir ļoti niecīgs masas daudzums.

Pin
Send
Share
Send