НаукаФизика

Что уравнение E=mc2 означает для обывателя?

Если вы спросите прохожего о значении самого известного уравнения в истории, E=mc2, он, скорее всего, скажет, что каким-то образом небольшое количество массы может быть преобразовано в огромное количество энергии. Масса исчезает, вызывая большую детонацию; например, способную сравнять с землей город, как это произошло в Хиросиме и Нагасаки. Такая метаморфоза, мягко говоря, подозрительна. Как может масса перестать быть тем, чем она является, чтобы стать чем-то вроде большого взрыва? Можем ли мы этим методом дематериализовать всю Вселенную и полностью преобразовать ее в чистую энергию? В энергии чего, спросите вы…

В этой статье мы собираемся рассмотреть этот вопрос в самых разговорных терминах, насколько это возможно, но никоим образом не жертвуя научной строгостью. Я хочу сообщить вам результат: никто не знает, что такое энергия, и никто не знает, что такое масса, но чем бы они ни были, это не разные вещи.

E=mc2

Обратимся к нашему опыту мира. В нем масса и энергия как будто не имеют друг к другу никакого отношения, и в этом заключается основная трудность в понимании уравнения Эйнштейна. Масса — это то свойство объектов, которое затрудняет их перемещение. Если тело находится в состоянии покоя и мы хотим, чтобы оно достигло определенной скорости, то это потребует тем больших усилий, чем массивнее рассматриваемое тело. Мы не говорим о трении здесь. Мы имеем дело с серьезной проблемой, и мы можем игнорировать такие явления, как трение. В нашем мире ничто ни обо что не трется. Заметьте, с другой стороны, что мы склонны отождествлять массу с количеством материи, но правда в том, что у нас нет лучшего определения количества материи, чем то, которое мы только что дали для массы, так что мы не получим ничего ясного следуя этому пути. Быть массивным — значит сопротивляться движению, ускорению, и точка.

Пришло время перейти к разговору об энергии. Начнем с рассмотрения следующей ситуации: кубический металлический блок со стороной 20 см, например, находится при температуре, скажем, 50 градусов Цельсия. В этих условиях одна его грань соприкасается с гранью другого такого же блока, но температура которого ниже, скажем, около 30 градусов. Наш опыт подсказывает нам, что то, что мы называем теплом, будет течь от горячего блока к холодному, так что температуры стремятся выровняться. Мы имеем здесь пример энергии в пути. Энергия идет от одного блока к другому, но больше никуда не уходит.

Эта локализация энергии позволит нам провести очень интересный эксперимент. Нажимаем на холодный блок до и после того, как он соприкоснется с горячим. Мы уже знаем, что произойдет, верно? Это не будет иметь никакого значения, так как нагрев объекта не изменит его сопротивления движению.

Это, однако, оказывается ложным, и в этом суть дела. То, что мы называем массой куба, изменится, увеличится. Вливание энергии в тело делает его более массивным, с меньшей вероятностью ускоряться. Обратите внимание, что мы также не знаем, что такое масса, почему объекты любят больше или меньше ускоряться, но наш эксперимент показывает, что чем больше энергии содержится в объекте, тем менее охотно он будет ускоряться при нажатии.

В этот момент совершенно естественно думать, что вся масса тела — это энергия, влитая в него в какой-то момент. Мы обнаружили массовый набор. Поворачивая его вправо или влево; то есть, добавляя или вычитая энергию, мы можем по желанию контролировать количество массы. Таким образом, мы видим, что масса и энергия — одно и то же, по крайней мере, в это нам предлагают поверить в результате нашего удивительного эксперимента. Таким образом, уравнение Эйнштейна должно читаться как E=m, где нет ни плюсов, ни квадратов, и оно просто говорит нам, что масса и энергия — одно и то же. Кстати, «с» Мы обнаружили массовый набор. Поворачивая его вправо или влево; то есть, добавляя или вычитая энергию, мы можем по желанию контролировать количество массы.

Тогда давайте подумаем о «с». Делаю вывод еще раз. Мы были очень неуклюжими, считая, что время и пространство — разные вещи. Пора на пенсию, наверняка подумают многие читатели. То, что масса и энергия могут быть одинаковыми, случается, но то, что время и пространство сравнимы, выходит за рамки того, что мы готовы принять.

Расстояние в одну секунду — это то, что мы всегда называли 300 000 километров. Если мы будем благоразумны, мы выберем это расстояние в качестве нашей новой единицы и назовем его секундой расстояния. В этих единицах скорость света будет равна единице, поскольку свет проходит расстояние в одну секунду за одну секунду времени, а единица, деленная на единицу, равна единице. Кстати, один в квадрате тоже один. Но не будем слишком торопиться. Ко всему этому нужно относиться более спокойно, и этому мы посвящаем себя в следующих строках.

Оказывается, вопреки тому, что многие могут подумать, очень трудно сказать, движется человек или нет. Читатель этих строк движется вокруг Солнца со скоростью тридцать километров в секунду, сам того не осознавая, как и любой анонимный неандерталец, для которого этот факт даже не был частью его культурного наследия.

Эта сумасшедшая скорость, кажется, не имеет ни малейшего отношения к нашим повседневным делам. То, как вещи перемещаются отсюда туда, не зависит от этого, и все ведет себя так, как если бы Земля стояла на месте. Не только вопросы механики кажутся нечувствительными к движению планеты; а также электричество и магнетизм. Наши мобильные телефоны отлично работают в этом космическом огненном шаре, в котором мы живем, отправляя сигналы на антенны-ретрансляторы со скоростью света. На более быстрой или более медленной планете все будет работать так же хорошо. В противном случае лишь несколько планет во Вселенной, очень медленных или находящихся в покое, были бы «обитаемыми». Природа мудра и создала мир, в котором «переезд» не является большой проблемой. Эйнштейн понял, что этот факт имеет решающее значение и допускает некое слияние пространства и времени.

Если мы не можем обнаружить собственное движение, если сигналы наших мобильных телефонов должны распространяться с одинаковой скоростью на любой планете, эта скорость распространения (скорость света) становится универсальной константой в нашем распоряжении для связи пространства и времени. Поэтому естественно определить единицу длины в терминах расстояния, которое свет проходит в единицу времени; второй, скажем. Совершенно понятно, что расстояние между двумя точками равно одной секунде. Мы можем измерять расстояния с помощью часов и световых лучей. Нам просто нужно указать время, за которое свет проходит это расстояние. Нам не нужны ни рулетки, ни линейки, ни какие-либо подобные приспособления. При вычислении скорости света мы получаем чистое число, единицу, частное между двумя умножениями равно одной секунде.

Воспользовавшись этим фактом, то есть c=1, в формуле E=mc2 получаем, что E=m и коварная скорость света исчезает из уравнения как по волшебству, раскрывая свою истинную сущность, а именно: что масса и энергия — одно и то же.

Похожие статьи
Наука

Реакторы РИТМ-200: что это, виды, характеристики и особенности

РИТМ-200 – это инновационные реакторы малой мощности универсального применения. Они рассчитаны на использование на ледоколах, судах, плавучих и наземных атомных станциях. Основное…
НаукаЯзыкознание

Можно ли выучить английский самостоятельно

Знание английского языка расширяет сознание, увеличивает количество возможностей в жизни человека, делает его дни яркими и насыщенными. Человек, свободно владеющий английским языком,…
Наука

Канадским учёным обнаружена новая озоновая дыра над Землёй

Канадский учёный Цин-Бин Лу опубликовал данные собственного исследования озоновых дыр. Последние новости сообщают нам, что над тропическим поясом существует озоновая дыра, которая…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *