Viestejä45973
klo 0:55 | 9.9.2007
Oli sfnet ryhmissä juttua E=mc2 kaavasta joka pohjimmiltaan tarkoittaa
että aine on energiaa. Aloin miettiä onko fysiikassa tehty havaintoja
joissa tuo kaava ei välttämättä pätisi?
Keksin itse yhden vähän kyseenalaisen.
Sivut
Enpä ole kuullut moisesta. Vasempaan suuntaanhan tuo kaava on hyvinkin todennettu ja arkielämässä koettu. Mutta myös oikealle päin, eli kiihdyttimissä syntyy ihan bulkkina esim. eletroni-positroni pareja sm-säteilystä.
Tuon ekvivalenssikaavan alkuperä on muuten edelleenkin kiistelyn alaisena. Einsteinin myötä se tuli toki vuonna 1905 (todennäköisesti riippumattomasti) suurempaan julkisuuteen, mutta kaava esiintyi jo italiaano de Pretton eräässä julkaisussa muutamaa vuotta aikaisemminkin kuten myös Poincarélla.
Aine on energiaa.
Tuo peruskaava toimii teoriassa tuollaisenaan, kun aineeseen ei ole sitoutuneena muuta kuin massa ja liike-energiaa. Eli esimerkiksi aineen on oltava mm. absoluuttisessa nollalämpötilassa!
Eli käytännössä olisi otettava huomioon kaikki muukin aineeseen sitoutunut energia!
Kuka hiffaa ajatuksen?
asetetaan metalliset levyt lähekkäin
havaitaan että ne kopsahtavat yhteen
tyhjiön energia teki kopsautustyön
Ja tuon julkaisunkin jälkeenkin meni vuosia ennekuin vakavasti otettavat tiedemeihet huomioivat asiaa mitenkään.
Ns. pimeällä aineella on havaintojen mukaan massa. Mutta voiko väittää että tuo yhtälö pätisi pimeällä aineella?
Pohjimmiltaan kaava E=m*c^2 ( oikeastaan dm= dE / c^2) tarkoittaa, että suurella nopeudella liikkuvan hiukkasen "massan lisäys" saadaan jakamalla sen energian kasvua valon nopeuden neliöllä.
Ei muuta.
Hiukkanen ei koskaan muutu pelkäsi sm-säteilyksi tai kvanteiksi. Kuuluisa kaava siis EI kerro, että hiukkanen sinänsä on energiaa!
Mielestäni siinä väitetään juuri noin. Yhäläisyysmerkin toisella puolella on energia ja toisella puolella massa (aine).
Atomi voidaan punnita ennen halkaisua ja todeta että halkaistaessa paino tippui. Onko hävinnyt paino energiaa vai ainetta? Vaikea sanoa.
Kaava siis ei kerro, että hiukkanen voi muuttua kokonaan energiaksi!
Mikä olisi esim. neutriinon "massa" muutettuna energiaksi, soveltaen mainittua kaavaa? Voiko neutriino ylipäänsä hävitä, lakata olemasta neutriino ?
"Aine" sen sijaan muuntuu neutriinoiksi lukemattomissa hiukkasfysiikan prosesseissa!
Esim. elektroni-positroni annihilaatiossa lopputulemana on pari gammafotonia, toki voi olla muutakin mutta tämä on yleisin tapaus.
Tutustukaapa vaikkapa siihen miten LEP:llä aikoinaan näitä asioita tutkittiin ja aiheeseen liittyviin Feynmannin diagrammeihin.
http://physics.weber.edu/schroeder/feyn ... onTalk.pdf
Kaikki on energiaa ja kaikki on suhteellista.
Siitä saamme E = ...jotakin.
Kysymys on, mitä tuo "jotakin" on!
Vastaan tässä:
E = massa, liike, lämpötila, paine, (gravitaatio). Muodostakaa siitä täydellinen energian kaava. Jättäkää gravitaatio pois yksinkertaisuuden vuoksi. Mitä saatte aikaiseksi? E=mc2 on riisuttu kaava, toimii kyllä, mutta on täydellisesti oikein (sellaisenaan) vain abs. nollassa Kelviniä!
Olen jossakin yhteydessä kertonutkin mielipiteeni aiemminkin.
On siis havaittu ainetta (massaa) jolle ei voi väittää pätevän että E=mc2.
Pimeän aineen olemassaolo on lähinnä päätelty "puuttuvasta" gravitoivasta massasta galakseissa ja sitä suuremmassa universumin mittakaavassa. Eli, voimme väittää aivan mitä tahansa mainitun kaavan paikkansapitävyydestä pimeän aineen suhteen. Siis, kunnes tunnemme paremmin pimeän aineen olemuksen, voimme yhtä hyvin lähteä siitä, että kaava pätee - ainakaan toistaiseksi ei ole ilmaantunut mitään syytä olettaa toisin.
kaava1: E=mc2
kaava2: koira > kissa
onko
syvällisyys(kaava1) = syvällisyys(kaava2)
vai
syvällisyys(kaava1) > syvällisyys(kaava2)
vai
syvällisyys(kaava1) < syvällisyys(kaava2)
?
Vanhentunut käsitys siitä, että elektroni-positroni pari voisi muuttua kahdeksi (joskus kolmeksi) sähkömagneettisiksi värähtelyksi on virheellinen!
Nykyään asiaa analysoidaan alkuaineen "nolla" yhteydessä tarkemmin. Siis hakekaa hiukkasfyysikoitten tietoja alkuaineesta "positronium".
Suhteellisuusteorian ymmärtäminen sisältää avaimen kaiken ymmärtämiseen, kaiken (energian) teoriaan.
Kun ymmärtää energian, on avaimet ymmärtää myös energiaa vastaavan vastaenergian.
Ja vihdoin kun tajuaa energia-vastaenergian, tajuaa kokonaisuuden.
Meissä jokaisessa on 50% // 50% energiaa - vastaenergiaa.
jos kysytään oikein maallikkomaisilta ihmisiltä niin yhtälö E=m2 on
tietenkin hyvin hyvin syvällinen kaava
siispä totuus on .... ?
Tässä vaiheessa tuntuu ihan sopivalta muistuttaa ihmisille, mitä tuo kaava E=mc^2 itse asiassa sisältää. Mielestäni koko käsite "liikemassa" on aivan järjetön ja tarpeeton: kappaleilla on vain yksi hyvin määritelty massa, lepomassa.
Hiukkasen relativistinen energia määritellään suppeassa suhteellisuusteoriassa lausekkeella
E=mc^2/sqrt(1-u^2/c^2),
ja kehittämällä tämä Taylorin sarjaksi saadaan
E=mc^2+1/2*mu^2+3/8*(u^4/c^4)+...
Lauseketta katsomalla nähdään, että on järkevää määritellä relativistinen liike-energia
K=1/2*mu^2+3/8*(u^4/c^4)+...,
joka luonnollisesti sievenee jokapäiväisillä nopeuksilla Newtonin muotoon
K=1/2*mu^2. Koska mekanistisissa tarkasteluissa ainoastaan energian muutos eli työ on kiinnostava suure, ei lepoenergiatermillä mc^2 ole merkitystä (muualla kuin alkeishiukkasfysiikassa).
Relativistinen liike-energia lisää klassiseen mekaniikkaan oletuksen, ettei kappaleen nopeuden lisäämiseen vaadittava energia olekaan riippumaton kappaleen nopeudesta (kuten Newtonin kaava F=ma antaa ymmärtää), vaan kasvaa räjähdysmäisesti kappaleen nopeuden lähestyessä valonnopeutta. Massallinen kappale ei voi saavuttaa valonnopeutta, koska infinitesimaalinen nopeudenmuutos hyvin lähellä valonnopeutta aiheuttaa äärettömän liike-energiankasvun.
Kun relativistinen energia sisällytetään kvanttimekaniikkaan, putkahtaa pienten mutkien jälkeen ulos esimerkiksi spin ja muita myös kokeissa havaittuja anomaalisia hienorakenteita: suhtiksen antamaa lauseketta kappaleen liike-energialle ei ole syytä epäillä.
Tulihevonen kirjoitti jotain omituisuuksia, että tähän kaavaan pitäisi sisällyttää myös lämpötilaa, painetta ja potentiaalienergioita. Miten määritellään yksittäisen hiukkasen, esimerkiksi elektronin lämpötila? Miksi kappaleen sisäistä energiaa kuvaavaan kaavaan pitäisi sisällyttää universumin kaikkien kappaleiden aiheuttama gravitaatiopotentiaalienergia? Ulkoiset, tarvittavat potentiaalienergiatermit otetaan toki aina tarvittaessa huomioon: eihän kappaleen kiihdytyskään ole muuta kuin potentiaalienergian muuttamista liike-energian muotoon.
Haukkukaa minua vain itsestäänselvyyksien toistamisesta, mutta tunsin tällaisen selvityksen olevan monelle tarpeen.
Kaavan seuraava muoto oli Einsteinin oma ehdotus:
dm= dE / c^2
informatiivinen viite:
Lev B. Okun (July 1989). "The Concept of Mass". Physics Today 42 (6): 31–36.
Physics Today June 1989, page 31-36
Viite linkissä:
http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mass
Myöhemmin (1948) Einstein kirjoitti kuitenkin eräässä kirjeessä:
"It is not good to introduce the concept of the mass M = m/(1-v2/c2)1/2 of a body for which no clear definition can be given. It is better to introduce no other mass than `the rest mass' m. Instead of introducing M, it is better to mention the expression for the momentum and energy of a body in motion."
http://www.physicstoday.org/vol-42/iss- ... p31_36.pdf
Toki näistä tulkinnallisista asioista voidaan aina kiistellä, mutta mielestäni liikemassan käsite on tarpeeton ja sitä näkemystä näytetään suosivan myös moderneissa fysiikan kirjoissa (citation needed) :)
Näin A.E. päätyi kuuluisaan kaavaan, joka hyvin sopisi peruskoulun opintoihin, älykkyystestinä:
E = ma2
E = mb2
E = m?
Erilaisia käsityksiä asiasta on yhtä paljon kuin ihmisiä.
Oma käsitykseni on, että ainehiukkanen tai atomi EI KOSAAN muutu muuksi energiaksi kokonaan!
Kuuluisa prosessi, jossa 4 vetyatomia muuttuvat yhdeksi heliumatomiksi, tapahtuu vain differentiaalisesti, kuten esitin. Massavaje joka syntyy fuusioprosessissa, muuntuu hiukkasiksi, sähkömagneettiseksi säteilyksi ja liike-energiaksi.
Edelleen käsitykseni on, että neutriinot eivät annihiloidu, vaan ne säilyvät kaikissa prosesseissa hiukkasina!
Ite mietin kans samaa...
Onko esim. protonia koskaan saatu muutettua kvantiksi? Parinmuodostuksessa gammakvantti nyt vaan jakaantuu kahdeksi eri suuntaan rullaavaksi energiapyörteeksi.
Jos fissiossa vapautuva "massa" on vain sidosenergiaa, niin missä sitä massaa ihan oikeesti muuttuu kaavan E=mc^2 mukaisesti?
" sähkö (se sähkö, jota tuotetaan mm. voimalaitoksissa) ei ole energiaa "
- Vastaaja_s24fi
“Jos et ole kaksikymppisenä vihreä, sinulla ei ole sydäntä. Mutta jos et ole nelikymppisenä perussuomalainen, sinulla ei ole aivoja.”
- Cargo
Sivut