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

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…
АстрономияНаука

Телескоп Джеймса Уэбба полностью развернут

С телескопом Джеймса Уэбба был большой шанс, что что-то пойдет не так. Из-за своего размера, примерно вдвое меньше самолета 737, космический телескоп…
Наука

Первые континенты возникли на 700 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.

Возникновение континентов стало решающим моментом в истории жизни нашей планеты, особенно потому, что они представляют собой наш дом. Но пока не ясно,…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *