Наверное, все знают знаменитое #соотношение между массой и энергией #Эйнштейна. Но это соотношение можно записать четырьмя способами, где “0” означает состояние покоя:
- E0 = m0 *c^2
- E = m0 * c^2
- E0 = m * c^2
- E = m * c^2
Из-за того, что соотношение должно выполняться и для фотонов, которые безмассовые, то есть массы m0 покоя у них нет, кажется, что, как минимум у массы должен отсутствовать индекс 0.
Так это, или не так , выясним чуть позже. Пока же напишем определение и основные свойства массы, по крайней мере для классической, нерелятивистской механики:
- #Масса — скалярная физическая величина, определяющая:
- инерционные:
F = m * a - и гравитационные:
свойства тел. То есть, масса это коэффициент пропорциональности между силой и ускорением и между гравитационным полем и гравитационной силой.
- Постулируется принцип эквивалентности гравитационной и инертной массы.
- Масса замкнутой системы тел сохраняется.
- Масса не зависит от системы отсчета.
- Сумма масс частей равна массе целого.
Если попытаться распространить понятие массы в область больших скоростей, то выяснится, что большинство этих свойств перестают выполняться:
У массы появляются векторные свойства – появляется #продольная масса и #поперечная масса . Причем как для гравитационного взаимодействия
так и для инерциального.
где E – энергия тела, m – масса покоя.
Сами выражения становятся не похожи друг на друга.
То есть перестает выполняться принцип эквивалентности инерциальной и гравитационной массы.
Если бы можно было ввести некий одинаковый коэффициент, между силой и ускорением и между силой и гравитационным полем, не зависящий от направления, то его можно было бы назвать измененной массой. Но, как видно, такой коэффициент ввести невозможно!
И уж тем более нельзя использовать массу из выражения Е = mc^2.
Таким образом перестали выполнять 1,2 и 4 свойства массы для классической механики.
Пятое свойство так же перестает быть верным, так как система из 2 одинаковых фотонов летящих в противоположные стороны, имеет массу, хотя каждый из фотонов безмассовый.
Свойство 5 выполняется, но и то, только в том случае, если учитывать все компоненты – как вещества, так и излучения.
Таким образом, говорить о некой массе при релятивистских скоростях становится бессмысленно. В лучшем случае, для того или иного варианта, можно говорить об эффективной массе.
Возвращаясь к началу статьи, можно сделать вывод. Есть только одна масса и это – масса покоя. Тогда бессмысленно для нее использовать индекс 0, так как другой массы не существует.
А вот обозначить энергию нулевым индексом – обязательно, так как это выражение только для энергии покоя!
Вывод.
Единственной правильной записью является E0 = m * c^2.
И эта формула действительна только для состояния покоя!
Связь же между импульсом (скоростью) и энергией задается другой формулой
E^2 – p^2 * c^2 = m^2 * c^4
Сравните это с тем, как вы ответили в начале статьи и с тем, как вам рассказывают в школе и даже в институте/университете! ))