Астрономија без телескопа - маса је енергија

Pin
Send
Share
Send

Неки кажу да је разлог што не можете путовати брже од светлости то што ће се ваша маса повећавати како се брзина приближава брзини светлости - тако, без обзира колико енергије може да генерише ваш звездан погон, доћи ћете до тачке у којој ниједна количина енергије не може даље убрзајте свемирску летјелицу јер се њена маса приближава бесконачном.

Ова линија размишљања је у најбољем случају непотпуни опис онога што се стварно догађа и није нарочито ефикасан начин објашњавања зашто се не можете кретати брже од светлости (иако стварно не можете). Међутим, прича нуди користан увид у то зашто је маса еквивалентна енергији, у складу са односом е = мц2.

Прво, ево зашто прича није завршена. Иако би неко ко се вратио на Земљу могао видети пораст масе свемирске летјелице како се крећете близу брзине свјетлости - пилот уопће неће примијетити вашу промјену масе. Унутар своје свемирске летелице и даље бисте се могли пењати степеницама, скакати конопом - а ако бисте за вожњу имали комплет ваге у купаоници, и даље бисте вагали једнако као и на Земљи (под претпоставком да је ваш брод опремљен најновија у технологији вештачке гравитације која опонаша услове на Земљиној површини).

Промјена коју опази посматрач Земље је праведна релативистички маса. Ако притиснете кочнице и вратите се конвенционалнијој брзини, сва релативистичка маса ће нестати, а посматрач Земље би само видео да се држите са истим правилно (или одмор) маса коју је свемирска летелица и ви имали пре него што сте напустили Земљу.

Земаљски посматрач било би тачније да вашу ситуацију разматра у погледу енергије момента, која је производ ваше масе и ваше брзине. Дакле, док у систем за покретање звезда уносите више енергије, неко на Земљи заиста примети ваш пораст замаха - али то тумачи као пораст масе, пошто ваша брзина изгледа да се уопште не повећава кад се повећа око 99% брзина светлости. Када поново успорите, иако вам се можда чини да губите масу, стварно трошите енергију - можда претварањем кинетичке енергије покрета у топлоту (под претпоставком да је ваш свемирски брод опремљен најновијом технологијом релативистичке кочења).

Из перспективе земаљског посматрача, можете формулисати да је релативистички добитак масе примећен током путовања близу брзине светлости зброј масе / енергије одмора свемирске летјелице плус кинетичке енергије његовог кретања - све подељено са ц2. Из тога можете (прелазећи око неке умерено сложене математике) извести да је е = мц2. Ово је корисно откриће, али има мало везе са тим што брзина свемирске летјелице не може премашити брзину свјетлости.

Феномен релативистичке масе прати сличан, мада обрнут, асимптотски однос према вашој брзини. Дакле, како се приближавате брзини светлости, ваше се релативистичко време приближава нули (сатови полако), ваше релативистичке просторне димензије приближавају се нули (дужина уговора) - али ваша релативистичка маса расте према бесконачном.

Али као што смо већ покривали, на свемирској летјелици не доживите да свемирски брод добија масу (нити се чини да се смањује, нити да се сатови успоравају). Стога морате повећати енергију замаха као истинско повећање брзине - барем у односу на ново схватање које сте развили о брзини.

За вас, пилоте, када се приближавате брзини светлости и настављате да уливате више енергије у свој погонски систем, оно што откривате је да непрестано стижете до одредишта брже - не толико јер сте крећу се бржеали зато што ће време које сте проценили да вам пређе раздаљину од тачке А до тачке Б постати приметно много мање, заиста и удаљеност између тачке А до тачке Б такође постаје знатно мања. Тако да никада не прекидате брзину светлости, јер се временски растојање параметара ваше брзине стално мења на начин који вам омогућава да не можете.

У сваком случају, разматрање релативистичке масе је вероватно најбољи начин да се добије однос е = мц2 пошто је релативистичка маса директан резултат кинетичке енергије покрета. Та веза не пада лако из разматрања (рецимо) нуклеарне експлозије - пошто велики део енергије експлозије настаје ослобађањем енергије везивања која држи тешки атом заједно. Нуклеарна експлозија се више односи на трансформацију енергије него на претварање материје у енергију, мада на нивоу система она и даље представља праву масу у претварање енергије.

Слично томе, можете узети у обзир да је ваша шољица кафе масовнија када је вруће - а мерљиво мање масивна када се охлади. Материја се, у смислу протона, неутрона, електрона… и кафе, у великој мери чува током овог процеса. Али, неко време топлотна енергија заиста додаје маси система - мада је маса м = е / ц2, то је врло малена количина масе.

Pin
Send
Share
Send