Astronomija be teleskopo - masė yra energija

Pin
Send
Share
Send

Kai kurie sako, kad priežastis, dėl kurios jūs negalite keliauti greičiau nei šviesa, yra ta, kad jūsų masė padidės, kai greitis artės prie šviesos greičio - taigi, nepaisant to, kiek energijos gali generuoti jūsų žvaigždės variklis, jūs pasiekiate tašką, kuriame joks energijos kiekis negali toliau paspartinkite savo erdvėlaivį, nes jo masė artėja prie begalybės.

Ši mąstymo linija geriausiu atveju yra neišsamus to, kas vyksta, aprašymas ir nėra ypač efektyvus būdas paaiškinti, kodėl negalite judėti greičiau už šviesą (net jei to tikrai negalite). Tačiau pasakojimas suteikia naudingos įžvalgos, kodėl masė yra lygi energijai, remiantis santykiu e = mc2.

Pirma, štai kodėl istorija nėra išsami. Nors kažkas, grįžęs į Žemę, gali pamatyti jūsų erdvėlaivio masę, kai judate arti šviesos greičio, jūs, pilotas, visai nepastebėsite savo masės pokyčių. Erdvėlaivyje jūs vis tiek galėsite lipti laiptais, šokinėti virve - o jei turėtumėte važiavimui skirtą vonios svarstyklių rinkinį, vis tiek svertumėte tą patį, ką matėte atgal Žemėje (darant prielaidą, kad jūsų laive yra naujausia dirbtinio gravitacijos technologija, imituojanti sąlygas Žemės paviršiuje).

Žemės stebėtojo suvoktas pokytis yra teisingas reliatyvistinis mišios. Jei paspausite stabdžius ir grįšite prie įprastesnio greičio, visa reliatyvistinė masė išnyks, o Žemės stebėtojas tiesiog matys jus išlaikantį tą patį tinkamas (arba poilsio) masės, kurias turėjote erdvėlaivis, prieš jums išvykstant iš Žemės.

Žemės stebėtojas teisingiau įvertintų jūsų situaciją, atsižvelgiant į impulsų energiją, kuri yra jūsų masės ir greičio rezultatas. Kai pumpuojate daugiau energijos į savo žvaigždės pavaros sistemą, kažkas Žemėje tikrai mato jūsų pagreitį, tačiau tai supranta kaip masės padidėjimą, nes greičio rodiklis niekuomet nedidėja, kai jis padidėja apie 99% šviesos greitį. Tuomet, kai vėl sulėtėjate, nors jums gali atrodyti, kad prarandate masę, jūs tikrai iškraunate energiją - galbūt konvertuodami savo kinetinę judesio energiją į šilumą (darant prielaidą, kad jūsų erdvėlaivyje yra naujausios relativistinės stabdymo technologijos).

Žiūrint iš Žemės stebėtojo perspektyvos, galite suformuluoti, kad reliatyvistinis masės padidėjimas, stebimas važiuojant arti šviesos greičio, yra erdvėlaivio poilsio masės / energijos plius kinetinė jo judėjimo suma - visa, padalyta iš c2. Iš to jūs galite (žingsniuodami šiek tiek sudėtinga matematika), kad e = mc2. Tai yra naudinga išvada, tačiau tai neturi nieko bendro su tuo, kodėl erdvėlaivio greitis negali viršyti šviesos greičio.

Reliatyviosios masės reiškinys seka panašų, nors ir atvirkštinį, asimptotinį santykį su jūsų greičiu. Taigi artėjant prie šviesos greičio jūsų reliatyvistinis laikas artėja prie nulio (laikrodžiai lėti), jūsų reliatyvistiniai erdviniai matmenys artėja prie nulio (ilgiai mažėja) - bet jūsų reliatyvistinė masė auga begalinės link.

Bet kaip jau apžiūrėjome, erdvėlaivyje jūs nepatiriate, kaip jūsų kosminis laivas didėja (nei atrodo, kad jis susitraukia, nei jo laikrodžiai sulėtėja). Taigi savo impulsų energijos padidėjimą turite interpretuoti kaip tikrą greičio padidėjimą - bent jau atsižvelgiant į jūsų naują supratimą apie greitį.

Jums, pilotui, artėjant prie nedidelio greičio ir toliau siurbiant daugiau energijos į savo pavaros sistemą, jūs pastebite, kad greičiau pasiekiate savo tikslą - ne tiek dėl to, kad esate juda greičiau, tačiau kadangi laikas, kurį apskaičiavote, nuvažiavęs atstumą nuo taško A iki taško B, tampa pastebimai mažesnis, atstumas tarp taško A iki taško B taip pat tampa pastebimai mažesnis. Taigi niekada nepažeisite nedidelio greičio, nes greičio parametrai bėgant laikui keičiasi taip, kad negalėtumėte.

Bet kokiu atveju, relativistinės masės vertinimas yra tikriausiai geriausias būdas nustatyti santykį e = mc2 nes reliatyvistinė masė yra tiesioginis judėjimo kinetinės energijos rezultatas. Santykiai nėra lengvai išnagrinėjami dėl (tarkime) branduolinio sprogimo - kadangi didelė dalis sprogimo energijos gaunama išleidžiant surišančiąją energiją, kuri kartu laiko sunkųjį atomą. Branduolinis sprogimas labiau susijęs su energijos virsmu, o ne su materijos pavertimu energija, nors sistemos lygmeniu ji vis dar reiškia tikrą masės pavertimą energija.

Panašiai galite manyti, kad jūsų kavos puodelis yra masyvesnis, kai karštas, ir pasidaro išmatuojamas mažiau masės, kai atvėsta. Vykstant šiam procesui, protonų, neutronų, elektronų ir kavos atžvilgiu medžiaga yra beveik išsaugota. Bet tam tikrą laiką šilumos energija tikrai padidina sistemos masę - nors tai yra m = e / c masė2, tai labai mažas kiekis masės.

Pin
Send
Share
Send