אסטרונומיה ללא טלסקופ - המיסה היא אנרגיה

Pin
Send
Share
Send

יש האומרים שהסיבה לכך שאינך יכול לנסוע מהר יותר מאור היא שהמסה שלך תגבר ככל שהמהירות שלך תתקרב למהירות האור - כך, ללא קשר לכמות האנרגיה שהכוכב שלך יכול לייצר, אתה מגיע לנקודה בה שום כמות אנרגיה לא יכולה להמשיך להאיץ את החללית שלך מכיוון שהמסה שלה מתקרבת אינסופית.

קו חשיבה זה הוא במקרה הטוב תיאור לא שלם של מה שקורה באמת ואינו דרך יעילה במיוחד להסביר מדוע אינך יכול לזוז מהר יותר מאור (למרות שאתה באמת לא יכול). עם זאת, הסיפור מציע תובנה מועילה מדוע המסה שווה לאנרגיה, בהתאם לקשר e = mc2.

ראשית, זו הסיבה שהסיפור אינו שלם. למרות שמישהו בכדור הארץ עשוי לראות שהמסה של החללית שלך גדלה כשמתקרבים למהירות האור - אתה הטייס לא שם לב כלל לשינוי ההמוני שלך. בתוך החללית שלך, היית עדיין יכול לטפס במדרגות, לקפוץ על חבל - ואם היה לך סט של סולמות אמבטיה לנסיעה אתה עדיין שוקל בדיוק כמו שעשית על כדור הארץ (בהנחה שהאוניה שלך מצוידת ב האחרונה בטכנולוגיית הכבידה המלאכותית המחקה את התנאים על פני כדור הארץ).

השינוי שנתפס על ידי צופה על כדור הארץ הוא צודק רלטיביסטי מסה. אם היית מכה בבלמים וחוזר למהירות יותר קונבנציונאלית, כל המסה היחסית תיעלם וצופה על כדור הארץ פשוט היה רואה אותך שומר עם אותו הדבר ראוי (או מנוחה) המסה שהחללית והייתה לך לפני שעזבת את כדור הארץ.

צופה כדור הארץ יהיה נכון יותר לשקול את מצבך מבחינת אנרגיית המומנטום, שהיא תוצר של המסה שלך ומהירותך. כך שככל שאתה מזרים יותר אנרגיה למערכת כונן הכוכבים שלך, מישהו על כדור הארץ באמת רואה את המומנטום שלך הולך וגובר - אך מפרש זאת כעלייה המונית, מכיוון שנראה כי המהירות שלך לא עולה הרבה ברגע שהיא עולה בסביבות 99% מ מהירות האור. ואז כשאתה מאט שוב, למרות שנראה שאתה מאבד מסת, אתה באמת מוריד אנרגיה - אולי על ידי המרת אנרגיית התנועה הקינטית שלך לחום (בהנחה שהחללית שלך מצוידת בטכנולוגית הבלימה הרלטיבית האחרונה).

מנקודת המבט של המתבונן על בסיס כדור הארץ, אתה יכול לנסח כי הרווח המוני הרלטיבי שנצפה בעת נסיעה בסמוך למהירות האור הוא סכום מסת / אנרגיה המנוחה של החללית בתוספת האנרגיה הקינטית של תנועתה - הכל חלקי c2. מכאן תוכלו (לעקוף מתמטיקה מורכבת למדי) להפיק את ה- e = mc2. זהו ממצא שימושי, אך אין לו כל קשר לכך שמהירות החללית אינה יכולה לעלות על מהירות האור.

תופעת המיסה הרלטיביסטית באה בעקבות קשר אסימפטוטי דומה, אם כי הפוך, למהירותך. אז כשמתקרבים למהירות האור, הזמן הרלטיביסטי שלך מתקרב לאפס (השעון איטי), הממדים הרוחניים שלך מתקרבים לאפס (אורכים מתכווצים) - אבל המסה היחסית שלך צומחת לכדי אינסוף.

אבל כפי שכבר סקרנו, על החללית אתה לא חווה שהחללית שלך צוברת מסת (וגם לא נראה שהיא מתכווצת, וגם השעונים שלה לא מאטים). לכן עליכם לפרש את העלייה באנרגיית המומנטום כעלייה במהירות אמיתית - לפחות ביחס להבנה חדשה שפיתחתם לגבי המהירות.

בשבילך, הטייס, כשאתה ניגש למהירות האור וממשיך להזרים יותר אנרגיה למערכת הכונן שלך, מה שאתה מוצא שאתה ממשיך להגיע ליעד שלך מהר יותר - לא כל כך בגלל שאתה נע מהר יותראך מכיוון שהזמן שהערכת שייקח לך לחצות את המרחק מנקודה A לנקודה B הופך להיות הרבה פחות מורגש, אכן המרחק בין נקודה A לנקודה B הופך להיות הרבה פחות מורגש. כך שלעולם לא תשבור את מהירות האור מכיוון שהפרמטרים לאורך הזמן של המהירות שלך ממשיכים להשתנות באופן שמבטיח שאתה לא יכול.

בכל מקרה, התחשבות במסה היחסית היא ככל הנראה הדרך הטובה ביותר לגזור את הקשר e = mc2 מכיוון שהמסה היחסית היא תוצאה ישירה של האנרגיה הקינטית של התנועה. הקשר לא נופל בקלות מתוך התחשבות בפיצוץ גרעיני (נניח) - מכיוון שחלק ניכר מהאנרגיה של הפיצוץ נובעת משחרור האנרגיה המחייבת המחזיקה אטום כבד יחד. הפיצוץ הגרעיני עוסק יותר בטרנספורמציית אנרגיה מאשר בהמרת חומר לאנרגיה, אם כי ברמת מערכת הוא עדיין מייצג מסה אמיתית להמרת אנרגיה.

באופן דומה, אתה יכול לקחת בחשבון שכוס הקפה שלך היא מסיבית יותר כשהיא חמה - והיא הופכת למדי פחות מסיבית כשהיא מתקררת. חומר, מבחינת פרוטונים, נויטרונים, אלקטרונים ... וקפה, נשמר ברובו לאורך כל התהליך הזה. אבל לזמן מה, אנרגיית החום אכן מוסיפה למסת המערכת - אם כי מכיוון שהיא מסה של m = e / c2, מדובר בכמות זעירה מאוד של מסה.

Pin
Send
Share
Send