Ако вземете обикновена AA батерия от дистанционното управление на телевизора и я превърнете в енергия, тогава точно същата енергия може да се получи от 250 милиарда еднакви батерии, ако ги използвате по старомодния начин. Ефективността не е много добра.
А това означава, че масата и енергията са едно и също нещо. Тоест масата е частен случай на енергия. Енергията, съдържаща се в масата на всичко, може да се изчисли с помощта на тази проста формула.
Скоростта на светлината е много. Това е 299 792 458 метра в секунда или, ако предпочитате, 1 079 252 848,8 километра в час. Поради тази голяма стойност се оказва, че ако превърнете цяла торбичка чай в енергия, тя ще бъде достатъчна, за да сварите 350 милиарда чайника.
Имам няколко грама вещество, откъде мога да получа енергията си?
Можете да преобразувате цялата маса на обект в енергия само ако намерите същото количество антиматерия някъде. Но получаването му у дома е проблематично, тази опция вече не е налична.
Термоядрен синтез
Има много естествени термоядрени реактори, можете просто да ги наблюдавате. Слънцето и другите звезди са гигантски термоядрени реактори.
Друг начин да отхапете поне малко маса от материята и да я превърнете в енергия е да произведете термоядрен синтез. Взимаме две водородни ядра, сблъскваме ги и получаваме едно хелиево ядро. Номерът е, че масата на две водородни ядра е малко по-голяма от масата на едно хелиево ядро. Тази маса се превръща в енергия.
Но и тук всичко не е толкова просто: учените все още не са се научили да поддържат контролирана реакция на ядрен синтез, индустриален термоядрен реактор се появява само в най-оптимистичните планове за средата на този век.
Ядрено разпадане
По-близо до реалността е реакцията на ядрен разпад. Той се използва широко в. Това е, когато две големи ядра на атом се разпадат на две малки. При такава реакция масата на фрагментите се оказва по-малка от масата на ядрото и липсващата маса преминава в енергия.
Ядрената експлозия също е ядрен разпад, но неконтролиран, отлична илюстрация на тази формула.
Изгаряне
Можете да видите трансформацията на масата в енергия направо в ръцете си. Запалете кибрит и ето го. Някои химични реакции, като горене, освобождават енергия от загуба на маса. Но тя е много малка в сравнение с реакцията на ядрения разпад и вместо ядрена експлозия, кибритът просто гори в ръцете ви.
Освен това, когато сте яли, храната е трудна химична реакцияблагодарение на малката загуба на маса, той освобождава енергия, която след това използвате, за да играете тенис на маса или на дивана пред телевизора, за да вземете дистанционното управление и да смените канала.
Така че, когато ядете сандвич, част от масата му ще бъде преобразувана в енергия по формулата E=mc 2 .
/ Физическо значение на формулата E = mc 2
Физическо значение на формулата E = mc 2
Едва ли има възрастен, който да не знае тази формула. Понякога дори се нарича най-известната формула в света. Тя стана известна на човечеството, след като Айнщайн създаде своята теория на относителността. Според Айнщайн неговата формула показва не просто връзката между материята и енергията, но и еквивалентността на материята и енергията. С други думи, според тази формула енергията може да се превърне в материя и материята може да се превърне в енергия.
Но знам и друга формула (и не само аз, но и всички специалисти по топлинни процеси): Q = mr, където Q е количеството топлина, m е масата, r е топлината на фазов преход. Всички фазови преходи (изпаряване и кондензация, топене и кристализация, аблация и суха сублимация) се описват с тази формула. Когато топлината се подава в количество Q (или се отстранява), количество вещество m, което е право пропорционално на количеството топлина Q и обратно пропорционално на топлината на фазов преход r, преминава в ново фазово състояние. А топлината е вид енергия. Но от този факт никой никога не е направил извода, че самата топлина, тоест енергията, се превръща в материя. Защо е възникнало такова смущение с формулата E = mc 2?
Когато успях да получа формулата за енергията на физическия вакуум, тогава успях да отговоря на този въпрос. Оказа се, че в самото общ изгледенергията на физическия вакуум се описва с тази добре известна формула E = mc 2. И неговият физически смисъл съвпада точно с физическия смисъл на формулата Q = mr: когато подадем енергия в количество E към вакуума (или етер, както се наричаше преди), вакуумът генерира количество материя m, което е право пропорционална на подадената енергия E и обратно пропорционална енергия на фазов преход с 2. С други думи, не се наблюдава трансфер на енергия в вещество или материя.
А причината за грешката на Айнщайн по отношение на физическия смисъл на неговата формула се крие в неговото отричане на реалното съществуване на етерно-физичния вакуум. Ако вярваме, че етерът не съществува, тогава ще получим, че материята се ражда в истинския смисъл на думата от празнотата. Но всеки разбира, че е невъзможно да се получи нещо от нищото. Следователно трябва да потърсим друг източник на веществото. Поради факта, че този процес на раждане на материята се описва с формулата E = mc 2, физиците толкова свикват да се занимават с енергията, че започват да я възприемат като нещо, което наистина съществува, а не като характеристика, която тя просто е. И от тук остава само една крачка, за да обявим трансформацията на самата енергия в материя.
Скептиците могат да ми възразят, че разсъжденията ми са опровергани от резултатите от експериментите. Те казват, че експериментите с ускорител показват, че масата на елементарните частици нараства с увеличаване на скоростта, тоест с увеличаване на енергията, подадена към частицата, за да се увеличи нейната скорост. И от този факт се заключава, че при тези експерименти енергията се превръща в маса. Но когато потърсих информация за това как точно са били проведени тези и други подобни експерименти, открих нещо интересно: оказва се, че в цялата история на научните изследвания нито един експеримент не е измервал директно масата, но винаги е измервал разходите за енергия, и след това прехвърли енергията към масата съгласно формулата E = mc 2 и говори за увеличаване на масата. Можем обаче да предложим друго обяснение за увеличения разход на енергия при експериментите с ускорителя: енергията, подадена към частицата, се преобразува не в масата на частицата, а в преодоляване на съпротивлението на заобикалящия ни етерно-физичен вакуум. Когато всеки обект (а също и елементарна частица) се движи с ускорена скорост, той деформира етерния вакуум с неравномерното си движение и той реагира на това чрез създаване на съпротивителни сили, за чието преодоляване е необходима енергия. И колкото по-голяма е скоростта на обекта, толкова по-голяма е деформацията на етер-вакуума, колкото по-големи са съпротивителните сили, толкова повече енергия ще е необходима за преодоляването им.
За да се установи коя концепция е вярна (традиционна под формата на нарастване на масата с нарастваща скорост или алтернатива под формата на преодоляване на съпротивителните сили на етер-вакуума), е необходимо да се постави експеримент, в който масата на движеща се частица ще бъде измерена директно, без да се измерват разходите за енергия. Но все още не съм разбрал какъв трябва да бъде този експеримент. Може би някой друг ще даде идея?
И. А. ПрохоровВсеки, който поне до известна степен познава физиката, вероятно е чувал за "Теории на относителността"Алберт Айнщайн и известната формула E=MC2. Тази формула започва да се разпространява в науката в самото начало на ХХ век и нейната слава е неразривно свързана с теорията на Айнщайн.
По това време всички критикуваха новата изгряваща звезда за екстравагантните „предположения“, направени в неговата революционна теория, вярвайки, че фантазиите на г-н Айнщайн, отделени от реалността, нямат нищо общо с науката.
Ето само един пример за това как световноизвестни учени критикуваха Бог знае как се появи размирник в науката. „Има ли обаче необходимост, която ни принуждава безусловно да се съгласим с тези предположения, с които здравият ум не може поне веднага да се примири? На това можем да отговорим категорично: не! Всички заключения от теорията на Айнщайн, които са в съответствие с реалността, могат да бъдат получени и често се получават много повече по прост начинс помощта на теории, които не съдържат абсолютно нищо неразбираемо - нищо по никакъв начин не е подобно на изискванията, поставени от теорията на Айнщайн.Тези думи принадлежат на руския академик Климентий Тимирязев, автор на фундаменталния труд „Животът на растението“ (1878 г.).
Цялата тази критика обаче, а критиката определено беше справедлива, нямаше значение за Айнщайн, защото той имаше много покровители, все пак той беше еврейски учен! Напротив, осигурен му е такъв пиар в медиите, какъвто никоя холивудска поп дива не е имала! Айнщайн дори получи Нобелова награда! Вярно, той го получи изобщо не за „Теорията на относителността“, която буквално предизвика буря от възмущение в научния свят, а за теоретичната обосновка на откритието на A.G. Столетов "външен фотоефект".
Историческа справка:„Алберт Айнщайн беше номиниран за Нобелова награда по физикамногократно, но членовете на Нобеловия комитет дълго време не се осмеляваха да присъдят наградата на автора на такава революционна теория като теорията на относителността. В крайна сметка е намерено дипломатическо решение: наградата за 1921 г. е присъдена на Айнщайн за теорията на фотоелектричния ефект, тоест за най-безспорната и експериментално проверена работа; текстът на решението обаче съдържаше неутрална добавка: „и за друга работа в областта на теоретичната физика“. На 10 ноември 1922 г. секретарят на Шведската академия на науките Кристофър Аурвилиус пише на Айнщайн: „Както вече ви информирах с телеграма, на вчерашното си заседание Кралската академия на науките реши да ви присъди наградата по физика за изминалата година (1921), като по този начин отбеляза работата ви в теоретичната физика, по-специално откриването на закона за фотоелектричния ефект, без да се вземат предвид вашите трудове по теорията на относителността и теорията на гравитацията, които ще бъдат оценени след потвърждението им в бъдеще.“ Естествено, Айнщайн посвети традиционната си Нобелова реч на теорията на относителността..." .
С други думи, руският учен Александър Григориевич Столетов, докато изучава ефекта на ултравиолетовото лъчение върху електричеството, открива явлението външен фотоелектричен ефектна практика, а Алберт Айнщайн успява да обясни същността на това явление на теория. За това е удостоен с Нобелова награда.
Коментар:
Teslafreshpower: Айнщайн получи Нобелова награда дори не за откриването на самия фотоефект, а за неговия специален случай... „Айнщайн беше удостоен с Нобелова награда за... откриването на втория закон на фотоефекта, което беше специален случай от първия закон на фотоефекта. Но е любопитно, че руският физик Столетов Александър Григориевич (1830-1896), който открива самия фотоефект, не Нобелова награда, и никой друг, не е получил откритието си за това, докато А. Айнщайн го е получил за „изучаване“ на конкретен случай на този закон на физиката. Оказва се пълна глупост от всяка гледна точка. Единственото обяснение за това може да бъде, че някой наистина е искал да направи А. Айнщайн Нобелов лауреат и е търсил всякаква причина да го направи. „Геният“ трябваше да се надува малко с откритието на руския физик А.Г. Столетов, “изучавайки” фотоелектричния ефект и тогава... се “ражда” нов нобелов лауреат.
Невероятно, но факт: TO има 8 условни допускания или ПОСТУЛАТИ (условни споразумения), а в GR има 20 от тези конвенции! Въпреки че физиката е точна наука“.
Относно формулатаE=MC2, тогава в интернет се разпространява следната история.
„На 20 юли 1905 г. Алберт Айнщайн и съпругата му Милева Марич решават да отпразнуват откритието, което току-що са направили. Това е първият път в живота на великия физик, когато той се напива като обикновен обущар: „... Пияните мъже лежаха под масата. Бедният ти приятел и жена му", —той по-късно пише на своя приятел Конрад Хабихт (списание GEO, септември 2005 г.).А на 1 юли 1946 г. на корицата на списание Time се появява портрет на Айнщайн с изображение на атомна гъба и формулата E=MC2и почти обвинително заглавие: „Разрушител на света – Айнщайн: Цялата материя е направена от скорост и огън“. .
Фактът, че тази формула не си струва "фунт вълна", можете да разберете днес от кратка статия на Богдан Шинкарик
За да не се налага читателите да търсят тази статия в Интернет, тя ще бъде дадена по-долу изцяло.
„Днешната статия по някакъв начин е продължение на другите ми две статии по темата за магнитната измама в теоретичната физика: "магнитна измама"И „Двустагодишната измама в теоретичната физика“ .
Новата статия се отнася до явление, което не е забелязано нито от учените, които стоят в началото на изучаването на магнетизма и електричеството - Ханс Кристиан Ерстед и Андре Мари Ампер, нито от техните последователи. Просто на никого не му е хрумвало, че намагнитването на телата е съпроводено с уплътняване на фината материя в тях! Защото наистина как може да се предположи, че една стоманена пръчка след нейното намагнитване има малко по-голяма маса, отколкото е имала преди намагнитването.
Ако първите изследователи на електромагнетизма са се досетили за съществуването на това явление и са го изследвали, то днес физиката щеше да опише структурата на материята по съвсем различен начин. На първо място, при описанието на физическите явления материята на така наречения „физичен вакуум“ ще играе решаваща роля ( буквален преводтази напълно нелепа фраза - „естествена празнота“).
В продължение на много векове, докато науката за природата - физиката - се развиваше, преобладаващото мнение сред учените беше, че "природата ненавижда вакуума". В светлината на тази гледна точка безвъздушното пространство изглеждаше на повечето учени като нищо друго освен най-фината материя, в която се разпространяват светлина и топлина. Тази най-фина среда от времето насам Древна Гърциянаречен етер. А неделимите частици, които образуват етера, са наречени атоми по предложение на древногръцкия учен Демокрит.
Наскоро откритият феномен - увеличаване на масата на магнетизираните тела - е в известен смисъл ясно доказателство, че първоначалната посока на развитие на науката и философската мисъл е правилна, но Алберт и Ко, като изключват светоносния етер от картината на Вселената, поведе науката по грешен път.
Процесът на намагнитване (или намагнитване) на телата не е придружен само от образуването на индуцирана (вторична) магнитно полеоколо металите, но също така се свързва с уплътняването на етера в магнетизираната област (вътре и извън магнетизираните тела).
Ако магнетизираното тяло лесно се проявява като магнит при взаимодействие с други магнити или например с железни стружки, тогава уплътняването в тяхната етерна материя се проявява под формата на увеличаване на тяхната маса.
Горното е вярно и за електромагнитите: масата на телената намотка се увеличава, когато през нея започне да тече постоянен ток. електричество, в същото време масата на желязното ядро на електромагнита се увеличава.
Използвайки скромни домашни ресурси, авторът проведе експеримент, в който искаше да разбере дали е възможно при примитивни домашни условия да се открие промяна в телесното тегло, която възниква, когато то е намагнетизирано. В експеримента са използвани домакински везни за чаши с набор от теглилки от 1 g до 20 g и от 10 mg до 500 mg.
Източникът на силното магнитно поле беше неодимов магнит с форма на таблетка (диаметър 18 mm, дебелина 5 mm). Обектите за намагнитване бяха стоманена топка с диаметър 18,8 mm и набор от три стоманени плоски шайби, залепени заедно. Шайбите имат външен диаметър 21 mm, вътрешен диаметър 11 mm и дебелина 6 mm всяка.
Ходът на експеримента беше следният.
В началото магнитът, пръстените и топката бяха претеглени поотделно - те тежаха съответно: 9,38 g; 11,15 g; 27,75 гр. Събирайки тези числа на калкулатор, получих общо тегло от 48,28 грама.
Открит качване на теглотри от тези обекти, два от които са претърпели процес на намагнитване, могат, разбира се, да бъдат оправдани от съществуването грешки при измерване.
По време на експеримента обаче беше открито любопитен явление, което не позволява да се съмнява фактът промени в теглототела, в процеса на тяхното намагнитване или размагнитване! И което не може да се отдаде на влиянието на земното магнитно поле върху претеглените тела!
За това какво беше любопитен феномен, следващата ми история.
Влезте в него!
След като създадох структура, състояща се от магнит, метални шайби и топка, и след това я поставих на везна, балансирах системата от везни с тежести с различно тегло. След това започнах да наблюдавам дали общото тегло на конструкцията ще се промени по време на процеса на магнетизиране на шайбите и топката. След около 15-20 минути започна да се случва нещо интересно!
Купата с конструкцията започна бавно да пада надолу. Теглото й започна да расте! За да балансирам везните, започнах да добавям кибритени клечки, както цели, така и начупени на парчета, към чашата с тежестите.
Правех това, докато процесът на дисбаланс на везните спря. След това претеглих кибритените клечки, които добавих в купата с тежести по време на експеримента - теглото им беше 0,38 грама! По този начин се установява, че теглото на конструкцията при намагнитване (оттам и нейната маса) нараства с тези 0,38 грама. Тоест, по време на намагнитването точно това количество фина материя, която формира основата на вихровото магнитно поле, допълнително прониква в атомното вещество на пръстена и топката, чието общо тегло преди намагнитването е: 11,15 g + 27,75 g = 38,90 грама.
Едно просто математическо изчисление показва, че увеличението на масата на пръстените и топката по време на намагнитването в този експеримент е около 1% (0,38*100%/38,9).
Направете си изводите, господа!
Аз лично направих два извода за себе си:
1. Известната формула на „Теорията на относителността” не струва нито килограм вълна.
2. Магнитното поле е материално, то не е нищо повече от вихровото движение на онзи светещ етер, в океана на който живеем всички ние! Уплътняването на този етер в магнетизираните тела води до увеличаване на тяхната маса и тегло.
На противоположните полюси на въображаемия свят на науката е викът "Еврика!" и формула E=mc 2. Първият символизира способностите на тялото, разкрити чрез собственото тяло на Архимед, покрито с капчици вода; второто са способностите на духа. В края на краищата, ако Архимед можеше да изпита законите на природата физически, тогава Айнщайн е - и това е неговата същност - чист дух. Той поверил мозъка си на медицинската наука, а прахът му бил разпръснат на вятъра в присъствието само на най-близките му. За да избегнем скучните дискусии за седалището на мисълта и за други вътрешни органи на учените, както и за плаваемостта на Архимед, слепотата на Галилей или главоболието на Нютон, считаме за достатъчно да признаем, че човешкият мозък е стар мит, който е реализиран (?) до съвършенство За Стивън Хокинг, прикованият към инвалидна количка символ на легендата за привлекателността на великите умове: той се разведе, за да се ожени за бившата си медицинска сестра. Според друг мит, по-малко признат, чистата мисъл е постижима само чрез пренебрегване на тялото, а тялото трябва да носи следи от мисъл. Чрез дисекция на всички неврони на великия Албърт един по един, както някога са анализирали ретината на Джон Далтън (оттук и „цветна слепота“), те се надяват да открият някакъв вид дефицит или аномалия в невроните, като например липсата на зелено светлочувствителни клетки в окото на Далтън.
Тази безкрайна и нелепа дейност, включваща скенери и електронни микроскопи, беше последният акорд в дълга поредица от подозрения и тестове, на които беше подложен Айнщайн. По време на Първата световна война някои търсещи отмъщение и антиеврейски настроени французи неуморно подчертават немско-еврейския му произход; тогава циничните наблюдатели говореха за снобизъм, а ревнивите учени обвиняваха теорията на относителността, че е чиста игра на ума... докато не се натрупаха много експерименти, които я потвърждават. Тогава те се заеха да направят Айнщайн баща на атомната бомба - очевидно поради неспособността му да бъде баща на собствените си деца, които бяха подло изоставени на произвола на съдбата. Накрая „потърсиха жена“ – и намериха първата му любов Милева Марич, на която се опитаха да припишат майчинството според теорията на относителността. Последният епизод беше свързан със слух, разпространен в салоните, че Айнщайн уж е луд - това обясняваше всичко и светът успя да въздъхне с облекчение.
Защо има толкова много омраза към нашия славен Алберт, който не носеше чорапи, избягваше социалния живот и ценеше най-вече удоволствието от пушенето на лула в ъгъла до камината? Защото се осмели да се усъмни в очевидното. да изостави най-надеждните истини, вкоренени в съзнанието на обикновения човек, предавани от поколение на поколение толкова редовно, колкото и генетичната информация, истини, на които се основава светая светих на рационалната мисъл. След като раздвижи материята и енергията, смесвайки времето с пространството, той подготви всичко необходимо, за да отреже клона, на който се крепи (едва ли се крепи?) душевното ни здраве. Ако времето вече не е това, което беше преди, какво ще стане с нас? След това Айнщайн става враг номер едно в ежедневното подсъзнание, който трябва да бъде унищожен на всяка цена. Той или е по-злонамерен, отколкото иска да изглежда (истински фаустовски измамник!), или е дошъл при нас от друга планета (и неговата E=mc 2звучи като четири бележки от Контакти от третия тип), или луд, който е успял да бъде затворен до края на дните си в Принстънския университет. Във всеки случай той трябваше да бъде озадачен от главата до петите, включително езика му (изпъкнал), мозъка му (разчленен) и формулата му (магическа).
от Agu!=mc 2Да се E=M6през E=C-17(сини дънки) и HP=Mc2(оферти за работа) има безброй примери за славата на известната формула, изразяваща еквивалентността на енергия и маса. Ролан Барт в „Мозъкът на Айнщайн“ открива в него архетипа на откровението:
Историческа формула E=mc 2с неочакваната си простота разкрива почти чистата идея за ключ, гол, линеен, направен от едно парче метал, който с абсолютно магическа простота отваря врата, разбивана от векове.
Успехът на формулата обаче не беше незабавен. Уравнението дълго време беше скрито в сянката на фразата "всичко е относително", съвсем подходяща и много по-достъпна за здравия разум, и стана истински известно едва след като беше открита истинската му сила, а именно връзката му с бомбата, независимо от факта, че нито самият той, нито неговият автор са участвали по някакъв начин в създаването му. Импулсът за построяването на бомбата е откриването на радиоактивността и изясняването на структурата на атома, а не изобщо теорията на относителността. Но беше необходимо да се избере формула, съизмерима с атомния апокалипсис и някой паднал архангел да играе ролята на покровител. Кастингът премина бързо: по отношение на мащаба само Айнщайн беше подходящ за тази роля.
„Неочакваната простота“ на формулата беше ясно удвоена от нейната естетическа привлекателност. Въпреки че уравненията като цяло изглеждат отвратителни, никой не може да отрече елегантността на някои от тях. Да ни прощава Нютон, но в неговата f=Gmm"/r 2не много привлекателност; U=RIПо-добре е, просто се усеща като опърлено, но Р=mgмалко тежък. От Айнщайн би било доста подходящо Рик =0, прославяйки в същото време общата теория на относителността, единодушно призната за най-красивата от физическите теории, но само тензорът на кривината не може да бъде разбран от непосветените. И всеки в света знае какво е маса и енергия или си мисли, че знае. E=mc 2... Ето едно уравнение, което излъчва светлина и дори светлина на квадрат! Няма значение какво означава. Може би дможе да бъде енергията, излъчвана от Слънцето, докато губи маса мот ядрената реакция, която го кара да свети, или от енергията, освободена от експлозията на атомна бомба, когато делящият се уран губи своята маса. В интерес на истината е по-добре да забравите всичко и да помислите E=mc 2като нещо крайно неразбираемо. Единственото важно нещо е, че определено човешко същество е успяло да получи достъп до такава тайна.
Хипотезата за откровението със сигурност е интересна, но тя се отнася еднакво както за Нютон, така и за Леонардо да Винчи. Американският научен историк Джералд Холтън, основен експерт по Айнщайн, предложи друг, по-малко общ. От това следва, че мисълта на Айнщайн, чийто гений се състои в способността да открива асиметрии във физическите закони, да разрешава парадокси и да обединява полярните противоположности, е абсолютно неотделима от неговата личност, което беше изключително парадоксално: той беше в същото време мъдър старец и палавник, общественик и отшелник, рационалист и човек, който разчита на интуицията си, атеист и вярващ. Той просто се моли да бъде емблемата на играта в една измама и всяка негова маска веднага навява на ум друга, противоположна. От друга страна, Холтън ни казва, „начинът му на живот е моделиран по законите на природата“. Наистина, ако Гийом (Уилям) Окъм (1285–1349) стана известен със своя бръснач („не трябва да използвате повече обекти, ако можете да минете с по-малко“), то Айнщайн го използва за бръснене: „Аз се бръсна със сапун. Два сапуна са твърде трудни.” В крайна сметка Айнщайн не открива нищо или по-скоро не може да устои да открие. Той беше толкова естествен, че щом се потопи в себе си, природата разкри своите закони, методи и тайни и старите полярности бяха замъглени, въпреки че с право можехме да ги считаме за вечни: пространството и времето се оказаха нещо единно, материя и енергия Един и същ. И тогава E=mc 2се оказва нищо повече от математически изразличност, концентрат на Айнщайн ( дАйнщайн =mc 2, и това изглежда правдоподобно, особено ако си спомните, че малкият Алберт имаше проблеми с говора от доста дълго време. Той проговори много късно и през целия си живот изпитваше трудности при изразяването на мислите си. Според самия Айнщайн това може да обясни таланта му да манипулира понятия, да си играе с идеи и мисловни образи, за способността да изненадва – несъзнателно и без да се опитва да ги формулира – с нови връзки между тях. След моето E=mc 2, необичайно ефективен, но неразбираем, Айнщайн предлага да се замислим върху последната формула: това, което е добре замислено, изобщо не може да бъде изразено.
Бележки:
Се случи! (Английски)
Предоставени са цитати от френски реклами. M6- музикален и развлекателен канал, С-17- американски военни самолети, базирани на самолетоносачи, HP- компютърна фирма Hewlett-Packard, Mc2- специализирани софтуер. (Прибл. превод)
f=Gmm"/r 2- формула на закона за всемирното притегляне; U=RI- Закон на Ом за свързване на напрежение, ток и съпротивление; Р=mg- определяне на гравитацията чрез ускорението на гравитацията. (Прибл. превод)
- Превод
Най-известното уравнение на Айнщайн е изчислено по-красиво, отколкото може да се очаква.
от специална теорияотносителността предполага, че масата и енергията са различни проявления на едно и също нещо - концепция, непозната за средностатистическия ум.
- Алберт Айнщайн
Някои научни концепции са толкова променящи света и толкова дълбоки, че почти всеки знае за тях, дори и да не ги разбира напълно. Защо не работим по това заедно? Всяка седмица изпращате своите въпроси и предложения, а тази седмица избрах въпрос от Марк Лиу, който пита:
Айнщайн извежда уравнението E = mc 2. Но единиците енергия, маса, време, дължина са били известни още преди Айнщайн. И така, как се оказва толкова красиво? Защо няма някаква константа за дължина или време? Защо не е E = amc 2, където a е някаква константа?
Ако нашата Вселена не беше структурирана така, както е сега, тогава всичко можеше да е различно. Да видим какво имам предвид.
От една страна, имаме обекти с маса: от галактики, звезди и планети до най-малките молекули, атоми и фундаментални частици. Въпреки че са малки, всеки от компонентите на това, което познаваме като материя, има фундаментално свойство на маса, което означава, че дори ако неговото движение бъде елиминирано, дори ако бъде забавено до спиране, то пак ще повлияе на всички останали. на Вселената. 
По-конкретно, той упражнява гравитационно привличане върху всичко останало във Вселената, без значение колко далеч е отдалеченият обект. То привлича всичко към себе си, привлича се към всичко останало и също има енергия, присъща на самото му съществуване.
Последното твърдение е контраинтуитивно, тъй като енергията, поне във физиката, се говори като способност да се прави нещо - способност да се извършва работа. Какво можете да направите, ако просто седите неподвижно?
Преди да отговорим, нека погледнем другата страна на монетата – нещата без маса.
От друга страна, има неща, които нямат маса – например светлината. Тези частици имат определена енергия и това е лесно да се разбере, като се наблюдава тяхното взаимодействие с други неща - когато се абсорбира, светлината им предава енергията си. Светлината с достатъчно енергия може да загрее материята, да добави кинетична енергия (и скорост), да изхвърли електрони на по-високи енергийни нива или да я йонизира напълно, в зависимост от енергията.
Освен това количеството енергия, съдържащо се в безмасова частица, се определя само от нейната честота и дължина на вълната, чийто продукт винаги е равен на скоростта на частицата: скоростта на светлината. Това означава, че по-дългите вълни имат по-ниски честоти и по-малко енергия, докато по-късите вълни имат по-високи честоти и енергия. Масивна частица може да бъде забавена и опитите да се отнеме енергия от безмасова ще доведат само до удължаване на нейната вълна, а не до промяна в скоростта.
Имайки предвид горното, нека помислим как маса-енергия може да бъде еквивалентна на работа? Да, можете да вземете частица материя и частица антиматерия (електрон и позитрон), да ги сблъскате и да получите безмасови частици (два фотона). Но защо енергиите на два фотона са равни на масите на електрона и позитрона, умножени по квадрата на скоростта на светлината? Защо няма друг фактор, защо уравнението приравнява точно E и mc 2?
Интересното е, че ако вярвате на SRT, уравнението просто трябва да изглежда като E=mc 2, без никакви отклонения. Нека поговорим за причините за това. Като начало си представете, че имате кутия в космоса. Той е неподвижен и има огледала от двете страни, а вътре към едно от огледалата лети фотон.
Първоначално кутията не се движи, но тъй като фотоните имат енергия (и инерция), когато фотонът удари огледалото от едната страна на кутията и отскочи, кутията ще започне да се движи в посоката, в която фотонът се е движил първоначално. Когато фотонът достигне другата страна, той ще се отрази от огледалото от другата страна, променяйки импулса на кутията обратно на нула. И ще продължи да се отразява по този начин, докато кутията ще се движи в една посока през половината време и ще остане неподвижна през другата половина.
Средно кутията ще се движи и следователно, тъй като има маса, ще има определена кинетична енергия, благодарение на енергията на фотона. Но също така е важно да запомните за инерцията, количеството движение на даден обект. Импулсът на фотоните е свързан с тяхната енергия и дължина на вълната много просто: колкото по-къса е вълната и колкото по-висока е енергията, толкова по-голям е импулсът.
Нека помислим какво означава това и за да направим това, нека проведем друг експеримент. Представете си какво се случва, когато първоначално се движи само самият фотон. Ще има определено количество енергия и импулс. И двете свойства трябва да се запазят, така че в началния момент енергията на фотона се определя от неговата дължина на вълната и кутията има само енергия на покой - каквато и да е тя - и фотонът има целия импулс на системата, а кутията има нула импулс.
След това фотонът се сблъсква с кутията и временно се абсорбира. Импулсът и енергията трябва да се запазват - това са основните закони за запазване на Вселената. Ако фотонът се абсорбира, тогава има само един начин да се запази инерцията - кутията трябва да се движи с определена скорост в същата посока, в която се е движел фотонът.
Засега всичко е наред. Едва сега можем да се запитаме каква е енергията на кутията. Оказва се, че ако преминем от нашата обичайна формула за кинетична енергия, K E = ½mv 2, вероятно знаем масата на кутията и, въз основа на концепцията за импулса, нейната скорост. Но ако сравним енергията на кутията с енергията на фотона, която е имал преди сблъсъка, ще видим, че кутията няма достатъчно енергия.
проблем? Не, решава се доста лесно. Енергията на системата кутия/фотон е равна на масата на покой на кутията плюс кинетичната енергия на кутията плюс енергията на фотона. Когато една кутия погълне фотон, по-голямата част от енергията му отива за увеличаване на масата на кутията. Когато кутията погълне фотон, масата му се променя (увеличава) в сравнение с това, което е била преди сблъсъка.
Когато кутията излъчи фотон отново в различна посока, тя придобива още повече импулс и скорост (което се компенсира от отрицателния импулс на фотона в обратната посока), дори повече кинетична енергия (а фотонът има енергия), но в връщането губи част от масата си в покой. Ако преброите всичко (има три различни начиниза да направите това, а ето и описание), може да се открие, че единствената масова трансформация, която позволява да се запази енергия и импулс, ще бъде E = mc 2.
Ако добавите някаква константа, уравнението вече няма да се балансира и ще губите или получавате енергия всеки път, когато излъчвате или поглъщате фотон. Когато открихме антиматерията през 30-те години на миналия век, видяхме доказателства от първа ръка, че можем да превърнем енергията в маса и обратно, и резултатите точно съвпадаха с E = mc 2 , но се смяташе, че експериментите ни позволиха да изведем тази формула десетилетия преди наблюдението . Само като асоциираме фотона с ефективна маса, еквивалентна на m = E/c 2, можем да осигурим запазване на енергията и импулса. И въпреки че казваме E = mc 2, Айнщайн беше първият, който написа формулата по различен начин, приписвайки енергийно еквивалентна маса на безмасови частици.
И така, благодаря за страхотния въпрос, Марк, и се надявам този мисловен експеримент да ти помогне да разбереш защо не само се нуждаем от еквивалентност на масата и енергията, но и защо в това уравнение има само една възможно значениеза „константа“, която ще помогне за запазване на енергията и инерцията - и това е, което нашата Вселена изисква. Единственото уравнение, което работи, е E = mc 2 .
