Этому не учат в школе... - Дневник Кровосос
Что на самом деле означает знаменитая формула Е=mc²
Формула Е=mc² была создана Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Это уравнение считается одним из крупнейших открытий в области физики. Краткий его смысл ― энергия равняется массе объекта, которая умножена на квадрат скорости света. Однако, по факту, формула эта намного более многогранна.
Суть формулы Е=mc²
Эйнштейновская формула Е=mc² впервые была представлена миру в июне 1905 года в Германии ― в научном журнале «Анналы физики». Сам Альберт Эйнштейн тогда ещё был почти никому не известным экспертом в патентном бюро Швейцарии. Статья, в которой содержалась формула, называлась «Об электродинамике движущихся тел».
Формуле и теории Эйнштейна уже почти 120 лет, однако она до сих пор понятна далеко не всем. Говоря простым языком, энергия и масса ― это взаимозаменяемые величины, а исходя из теории относительности, масса вообще является формой энергии.
По сути, формула Е=mc² ― это концепция эквивалентности между энергией и массой. В этой формуле Е означает энергию какого-либо объекта, m ― его массу, c ― скорость света в вакуумной среде. Последнее значение приблизительно равняется 300 000 000 метров в секунду. Считается, что ни один объект или субстанция в нашей Вселенной не способны двигаться быстрее, чем скорость света.
Именно на основе эквивалентности между энергией и массой складывается эйнштейновская теория относительности и теоретическая ядерная физика. Правильность формулы подтверждена рядом научных экспериментов и природных явлений. Среди самых ярких из них ― термоядерные реакции, которые происходят на Солнце и звёздах, работа атомных электростанций, а также действие ядерного оружия.
Как Эйнштейн придумал свою формулу?
Альберт Эйнштейн вывел формулу Е=mc² не с нуля. Изначально он воспользовался преобразованиями физика Хендрика Лоренца, которые были опубликованы в 1904 году. Эйнштейн использовал эти данные для преобразования времени и координат в специальной теории относительности (СТО). Эйнштейн преобразовал результаты вычислений Лоренца так, что стало ясно, что электродинамические уравнения Джеймса Максвелла, которые описывают связь электромагнитного поля, а также токов и электрических разрядов в сплошных средах и вакууме, оказались инвариантными, то есть неизменными при тех или иных условиях.
Когда Эйнштейн применил к расчётам кинетической энергии тела преобразования, выполненные Лоуренсом, у него и вышло значение mc², которое никак от скорости не зависело. По факту это значение является энергией самой массы, а именно ― тела в покое. Другими словами ― масса и энергия оказались одним тем же, только в разной форме.
Если верить теории относительности, масса ― очень относительное явление. У каждого тела во Вселенной есть масса покоя, обозначаемая как m0, а также релятивистская масса, то есть m, которая соответствует полной и максимально возможной энергии для данного тела. В теории, когда то или иное тело приведено в движение, то при возрастании скорости увеличивается и его релятивистская масса. Это значит, что если бы тело было способно разогнаться до скорости света, то его релятивистская масса стала бы бесконечной. Только вот на данный момент такой эксперимент осуществить ещё никому не удалось.
Откуда же берётся описанная масса тела? Она является дополнительной, возникающей из энергии массой, то есть присуща телу, движущемуся с околосветовой скоростью. Данный физический процесс объясняют уравнением Е=mc².
Из формулы также следует, что если масса, умноженная на скорость света, возведённую в квадрат, и энергия, равны, то сам квадрат скорости света ― число очень уж большое. Это значит, что даже если материи очень мало, то если её энергия будет высвобождена в полной мере, она выйдет поистине огромной. Казалось бы, простая формула E = mc², сообщает нам, что любая имеющая массу частица имеет определённое количество энергии даже в состоянии полного покоя, то есть её энергия не опускается ниже пресловутой величины: «mc²».
Примечательно, что даже в современном времени теория относительности подтверждается и проверяется постоянно. Эксперименты ставятся в сфере физики высоких энергий и физики элементарных частиц. При их планировании используются релятивистские, то есть относительные и условные, методы познания.
Примеры эквивалентности на практике
Например, две элементарные частицы начинают приближаться друг к другу. На некотором расстоянии между ними срабатывает мощная сила ядерного взаимодействия. В результате эти две частицы продолжают притягиваться друг к другу вплоть до слияния с образованием атомного ядра.
Что интересно: когда частицы объединились, масса полученного ядра выходит меньше, чем первоначальная сумма масс двух частиц. Это значит, что эти частицы некоторую часть своей массы утратили. Но куда же она могла деться? Всё просто: масса частиц стала энергией, а эта энергия и удерживает частицы вместе.
Формулой Е=mc² и описывается данный пример эквивалентности массы и энергии. Важно учесть, что связи между энергией и массой бивалентны, то есть энергия способна превратиться в массу, а масса ― стать энергией.
Ещё в одном из примеров эквивалентности также наблюдается непосредственная связь энергии и массы. Это процесс радиоактивного распада, происходящего в нестабильном радиоактивном ядре, и ядерного деления, то есть распада ядра атома на две и более части.
В процессе деления и распада радиоактивных субстанций, масса обычно переходит из одной формы в другую. В этом случае одно вещество превращается в другое, один химический элемент становится другим и так далее. При этом во внешнюю среду попадает определённый объём чистой электромагнитной энергии, имеющей вид фотонов, являющихся квантами электромагнитного излучения.
Примечательно, что в виде рукописей в мире существует лишь три текста, где Эйнштейн лично записал свою формулу с её расшифровкой.
16
Формула Е=mc² была создана Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Это уравнение считается одним из крупнейших открытий в области физики. Краткий его смысл ― энергия равняется массе объекта, которая умножена на квадрат скорости света. Однако, по факту, формула эта намного более многогранна.
Суть формулы Е=mc²
Эйнштейновская формула Е=mc² впервые была представлена миру в июне 1905 года в Германии ― в научном журнале «Анналы физики». Сам Альберт Эйнштейн тогда ещё был почти никому не известным экспертом в патентном бюро Швейцарии. Статья, в которой содержалась формула, называлась «Об электродинамике движущихся тел».
Формуле и теории Эйнштейна уже почти 120 лет, однако она до сих пор понятна далеко не всем. Говоря простым языком, энергия и масса ― это взаимозаменяемые величины, а исходя из теории относительности, масса вообще является формой энергии.
По сути, формула Е=mc² ― это концепция эквивалентности между энергией и массой. В этой формуле Е означает энергию какого-либо объекта, m ― его массу, c ― скорость света в вакуумной среде. Последнее значение приблизительно равняется 300 000 000 метров в секунду. Считается, что ни один объект или субстанция в нашей Вселенной не способны двигаться быстрее, чем скорость света.
Именно на основе эквивалентности между энергией и массой складывается эйнштейновская теория относительности и теоретическая ядерная физика. Правильность формулы подтверждена рядом научных экспериментов и природных явлений. Среди самых ярких из них ― термоядерные реакции, которые происходят на Солнце и звёздах, работа атомных электростанций, а также действие ядерного оружия.
Как Эйнштейн придумал свою формулу?
Альберт Эйнштейн вывел формулу Е=mc² не с нуля. Изначально он воспользовался преобразованиями физика Хендрика Лоренца, которые были опубликованы в 1904 году. Эйнштейн использовал эти данные для преобразования времени и координат в специальной теории относительности (СТО). Эйнштейн преобразовал результаты вычислений Лоренца так, что стало ясно, что электродинамические уравнения Джеймса Максвелла, которые описывают связь электромагнитного поля, а также токов и электрических разрядов в сплошных средах и вакууме, оказались инвариантными, то есть неизменными при тех или иных условиях.
Когда Эйнштейн применил к расчётам кинетической энергии тела преобразования, выполненные Лоуренсом, у него и вышло значение mc², которое никак от скорости не зависело. По факту это значение является энергией самой массы, а именно ― тела в покое. Другими словами ― масса и энергия оказались одним тем же, только в разной форме.
Если верить теории относительности, масса ― очень относительное явление. У каждого тела во Вселенной есть масса покоя, обозначаемая как m0, а также релятивистская масса, то есть m, которая соответствует полной и максимально возможной энергии для данного тела. В теории, когда то или иное тело приведено в движение, то при возрастании скорости увеличивается и его релятивистская масса. Это значит, что если бы тело было способно разогнаться до скорости света, то его релятивистская масса стала бы бесконечной. Только вот на данный момент такой эксперимент осуществить ещё никому не удалось.
Откуда же берётся описанная масса тела? Она является дополнительной, возникающей из энергии массой, то есть присуща телу, движущемуся с околосветовой скоростью. Данный физический процесс объясняют уравнением Е=mc².
Из формулы также следует, что если масса, умноженная на скорость света, возведённую в квадрат, и энергия, равны, то сам квадрат скорости света ― число очень уж большое. Это значит, что даже если материи очень мало, то если её энергия будет высвобождена в полной мере, она выйдет поистине огромной. Казалось бы, простая формула E = mc², сообщает нам, что любая имеющая массу частица имеет определённое количество энергии даже в состоянии полного покоя, то есть её энергия не опускается ниже пресловутой величины: «mc²».
Примечательно, что даже в современном времени теория относительности подтверждается и проверяется постоянно. Эксперименты ставятся в сфере физики высоких энергий и физики элементарных частиц. При их планировании используются релятивистские, то есть относительные и условные, методы познания.
Примеры эквивалентности на практике
Например, две элементарные частицы начинают приближаться друг к другу. На некотором расстоянии между ними срабатывает мощная сила ядерного взаимодействия. В результате эти две частицы продолжают притягиваться друг к другу вплоть до слияния с образованием атомного ядра.
Что интересно: когда частицы объединились, масса полученного ядра выходит меньше, чем первоначальная сумма масс двух частиц. Это значит, что эти частицы некоторую часть своей массы утратили. Но куда же она могла деться? Всё просто: масса частиц стала энергией, а эта энергия и удерживает частицы вместе.
Формулой Е=mc² и описывается данный пример эквивалентности массы и энергии. Важно учесть, что связи между энергией и массой бивалентны, то есть энергия способна превратиться в массу, а масса ― стать энергией.
Ещё в одном из примеров эквивалентности также наблюдается непосредственная связь энергии и массы. Это процесс радиоактивного распада, происходящего в нестабильном радиоактивном ядре, и ядерного деления, то есть распада ядра атома на две и более части.
В процессе деления и распада радиоактивных субстанций, масса обычно переходит из одной формы в другую. В этом случае одно вещество превращается в другое, один химический элемент становится другим и так далее. При этом во внешнюю среду попадает определённый объём чистой электромагнитной энергии, имеющей вид фотонов, являющихся квантами электромагнитного излучения.
Примечательно, что в виде рукописей в мире существует лишь три текста, где Эйнштейн лично записал свою формулу с её расшифровкой.
16
Автор: Кровосос
23 Авг 2024 в 10:39