Masse in Bezug auf Energie

Können wir angesichts der relativen Beziehungen zwischen Masse und Energie und angesichts der Tatsache, dass Teilchen mit Masse erzeugt werden können, wenn Energie über der Schwellenenergie liegt, und umgekehrt, dass Masse einfach eine extrem dichte Form von Energie ist? Oder gibt es eine trügerische Parallele zwischen den beiden?

Masse ist wie Energie nur eine physikalische Größe. Eine Zahl mit Einheiten. Die spezielle Relativitätstheorie sagt, dass sie verwandt sind, aber das ist alles, was dazu gehört. Also nein, es macht keinen Sinn zu sagen, was du sagst.

Antworten (3)

Ich werde meine Meinung dazu anbieten, die sehr spezifisch für mich ist. Als Alternative zu der vagen Vorstellung, dass Materie und Energie austauschbar sind , behaupte ich Folgendes

  • Alle Energie hat Masse
  • Jede Masse hat Energie

Um dies weiter zu spezifizieren, werde ich einen Prozess beschreiben, von dem allgemein angenommen wird, dass er Materie in Energie umwandelt, dann einen Prozess, von dem allgemein angenommen wird, dass er Energie in Masse umwandelt, und dann zeigen, dass keiner von ihnen eine Energiematerie „löst“, um die andere zu erzeugen.

Beginnen Sie mit einem Kernreaktor. Während des Betriebs wird die Kernenergie in Wärme und elektrische Energie umgewandelt. Angenommen, dies geschieht in einem System, das thermisch isoliert ist. Dabei spielt es keine Rolle, welche Form diese Energie annimmt, denn sollte sie in Batterien einfließen, würde das Gewicht der Batterien zunehmen, sollte als Wärme gespeichert werden, steigt das Gewicht des Mediums, das die Wärme hält. Diese Energie existiert entweder in chemischen Bindungen bzw. in kinetischer Bewegung. Beides erhöht die Masse des Systems.

Um Energie in Masse umzuwandeln, können wir, wie Sie erwähnt haben, die Partikelerzeugung betrachten. Um das Teilchen zu erzeugen, musste diese Energie zuvor vorhanden sein, und tatsächlich erfuhr jedes Reservoir, das die Energie enthielt, bevor es verwendet wurde, eine Abnahme der Masse, die der Bewegung von "Energie" entsprach.

Eine aktuelle Frage, mit der ich mich beschäftigt habe, war Erklären Sie, wie (oder ob) eine Kiste voller Photonen aufgrund masseloser Photonen mehr wiegen würde . Obwohl Photonen masselos sind, erhöhen sie, wenn sie irgendwie eingeschlossen sind, die Masse des Systems, von dem sie ein Teil sind. Dies liegt daran, dass die gemessene Masse innerhalb einer Grenze, die keine Masse oder Energie austauscht, unabhängig von den auftretenden Übergängen konstant bleibt. Ebenso wird die Energie dieses Systems konstant bleiben. Dies trotz der Tatsache , dass offenbar Materie-Energie-Übergänge stattfinden.

Entschuldigung, aber nicht alle Energie hat Masse: Nehmen Sie ein einzelnes Photon. Seine Masse ist null, aber es hat Energie. Die Masse ist die "Länge" des Vierervektors, und in einem System von Teilchen summiert man die Energien, man summiert die Impulse und nimmt das Skalarprodukt der Vierervektoren, um die Masse zu finden. Die Beziehung ist nicht linear. en.wikipedia.org/wiki/Four-Vektor .-1
@anna Obwohl Semantik Semantik ist, missverstehst du, was ich geschrieben habe. Ich habe nie "Ruhemasse" gesagt, nicht ein einziges Mal. Jeder Bezug auf Masse, den ich gemacht habe, war relativistische Masse, tut mir leid, wenn das nicht klar war. Ich denke, wir haben uns auf andere Orte geeinigt, an denen die Photonen eine relativistische Masse aufweisen. Der Vier-Vektor ist für dieses Thema peripher, mein Beitrag handelt vom Systemdenken. Sie helfen auch nicht, die Tatsache zu erklären, dass ein Großteil der "Ruhemasse" nur eine relativistische Masse von etwas mit einer kleineren Ruhemasse auf der Quantenebene ist.
@zassounotsukushi Ein einzelnes Photon hat sowohl die Ruhemasse als auch die relativistische Masse 0 und es hat Energie. Wenn Sie mehr als ein Photon haben, können sich ihre vier Vektoren addieren und eine relativistische Masse ungleich Null erzeugen. Der Vierervektor steht im Mittelpunkt des Themas.
@anna Ok, eine Vektorsumme von 4 ist vollkommen in Ordnung. Aber ein Photon oder eine Gruppe von Photonen könnte auch durch einen Rückstoßimpuls von gewöhnlicher Materie ausgeglichen werden, wie das relativistische Raketenproblem. Der einzige Punkt, in dem ich eine Einigung erzielen möchte, ist, dass ein objektiv definiertes "System" jederzeit sowohl seinen Gesamtwert von Masse als auch von Energie beibehält und dass diese beiden Werte tatsächlich denselben Wert haben.
Ich weiß, dass dies etwas spät ist, aber die übliche Konvention hier (und unter den meisten Physikern, soweit ich weiß) ist, dass sich das Wort "Masse" auf die Ruhemasse bezieht, nicht auf die relativistische Masse, sofern nicht anders angegeben.
@ David Nie zu spät IMO. Sie haben Recht, "Masse" in der Physik bezieht sich jetzt auf Ruhemasse. Sehen Sie, ich verstehe diesen Punkt, den Sie und viele andere mir gegenüber betonen, aber ich möchte auch den Punkt definieren, an dem diese Ansicht zusammenbricht. Wenn ich einen Baseball habe und die Ruhemasse aller Elementarteilchen darin zusammenzähle, wird das nicht gleich der Ruhemasse des Baseballs sein, und das ist die Natur der Masse-Energie-Dualität. Ich denke, darauf zielte diese Frage ab.
@Zassounotsukushi: stimmt in der Tat - es wird ziemlich kompliziert, sobald Sie über Elementarteilchen hinausgehen. Ich wollte die Leser dieser Kommentare nur darauf hinweisen, dass Sie die Leute wahrscheinlich verwirren, wenn Sie nur "Masse" sagen, wenn Sie relativistische Masse meinen.

Bitte nehmen Sie sich etwas Zeit, um über vier Vektoren zu lesen.

Das Konzept eines Vierervektors ist eine Extrapolation auf eine zusätzliche Dimension des Dreiervektors.

Angenommen, Sie haben zwei drei Vektoren, die drei Impulse von zwei Teilchen. Jeder Vektor hat eine Länge: p1, p2. Wenn Sie sie vektoriell addieren, addiert sich die Länge der Vektoren nicht linear. Es hängt davon ab, in welchem ​​​​Winkel sie hinzugefügt werden. Wenn zum Beispiel p1=p2 und die Addition frontal ist, ist die Länge des resultierenden Vektors 0.

Genauso ist es mit vier Vektoren, wo die Masse das Maß ist, was man aus dem Skalarprodukt der vier Vektoren erhält. Wenn Sie den obigen Link lesen, werden Sie sehen, dass ein System von vier Vektoren Massen haben wird, die von den Werten der summierten Energien und den summierten drei Vektorimpulsen abhängen, in keiner Weise linear. Wenn E 2 = P 2 (in einem System wo C = 1 ) ist die Masse Null, wie es bei den Photonen der Fall ist.

Wenn Sie ein System massiver Teilchen haben, ist die niedrigste Masse, die Sie haben können, die Summe der Ruhemassen, wenn alle Teilchen in Ruhe sind. Das sind die Massen, die eintreten E = M C 2 (in einem System wo C = 1 ), die besagt, dass Massen einen minimalen Energieinhalt haben. Es kommt natürlich in der Vier-Vektor-Darstellung, da im Ruhezustand die drei Impulsvektoren Null sind und nur Energie existiert, daher ist die "Länge" dieses Vier-Vektors, die seine Masse ist, auch seine Energie.

Wir können sagen, dass Masse eine Form von Energie ist, abhängig von dem Koordinatensystem, in dem die Teilchen untersucht werden. Es gibt kein Dichtekonzept, nur "Länge".

Energie ist eine Vier-Vektor-Komponente. Masse ist ein Skalar, der die Länge des Vierervektors angibt.

In Bezug auf Energie scheint der Kern Ihrer Argumentation die trigonometrische Interpretation von zu sein E = ( P C ) 2 + ( M 0 C 2 ) 2 .
Entschuldigung, ich bin etwas verwirrt. Masse ist die Länge welcher vier Vektoren? Im Bezugssystem eines Objekts ist p in Ordnung 0, und wenn wir die Länge des Viererimpulses nehmen, haben wir γ M C 2 , Wo γ ist 1, und seit C = 1 vereinfachend kann man sagen E = M . Aber beides gilt nicht, wenn wir uns in einem Bezugssystem befinden, in dem der 3-Impuls des Objekts ungleich Null ist, oder wenn es sich um ein masseloses Teilchen wie das Photon handelt, in welchem ​​Fall E ! = m (Ruhemasse). Ich glaube ich verstehe dich nicht ganz, kannst du das näher erläutern? Danke schön! (Außerdem habe ich bereits von vier Vektoren erfahren, aber trotzdem danke für den Link.)
@Zassounotsukushi sollte das ein sein E 2 ?
@falschername ja sollte es sein. Gutes Auge.
Jeder Vektor hat eine charakteristische skalare "Länge", die durch die Quadratwurzel des Skalarprodukts der Quadrate der Vektorkomponenten gegeben ist. In diesem Fall steht bei der Definition des Skalarprodukts ein imaginäres i vor den Impulskomponenten und so erhält man E 2-p 2=m 2 in Einheiten c=1. Die Vektoraddition endet in einem einzigen Vektor und seine "Länge" ist die effektive Masse des Systems, dessen Vektoren hinzugefügt wurden. Diese Länge ist bei linearen Transformationen unveränderlich. Die Ruhemasse des einzelnen Photons ist E 2-p**2 =0, da sowohl E=hnu als auch p=hnu (siehe en.wikipedia.org/wiki/Photon )

Ich weiß nicht wirklich, worauf Ihre Frage eigentlich abzielt, aber ich vermute, dass Sie ein Problem haben, Energie mit Masse in Verbindung zu bringen, aber Sie können sagen, dass Energie Masse ist. Es gibt keine Achtung zwischen den beiden, außer wie Sie sie wahrnehmen und tatsächlich am meisten Subatomare Teilchen haben ihre Masse in Energieeinheiten, und Sie könnten es verstehen, indem Sie Quarks untersuchen. Quarks erhalten ihre Masse aus dem Higgs-Feld, und das ist eine sehr, sehr, sehr kleine Zahl, und daher ist dies nicht der Hauptgrund, warum wir Masse haben Also, was ist der Hauptgrund, warum Sie fragen könnten?

Nun, der Hauptgrund ist, dass Quarks es hassen, allein zu sein, sie können einfach überhaupt nicht allein bleiben, weil sie der Regel der weißen Farbe folgen, die uns hilft, Quarks zu studieren, und die einfach besagt, dass Quarks die Farbe Weiß, wie auch immer sie sind, nicht haben diese Farbe, stattdessen sind sie blau, rot und so weiter ... und deshalb kommen sie paarweise und zu dritt vor und es gibt sogar vier, aber wie auch immer, zur vereinfachten Erklärung sprechen wir von zwei Quark-Partikeln und folgen der Whit-Regel es sollte den grünen Quark und damit das Magenta haben (diese beiden zusammen = weiß), damit sich diese beiden unter Verwendung von Kraft (Energie) verbinden, und weil Kraft nicht nur ins Nein geht, wo geht sie hin? Nun, Sie haben es erraten, es wird in das übersetzt, was wir Masse nennen, und daher ist Masse Energie und Energie ist Masse.

Ich hoffe, dass dieses vereinfachte Modell Ihnen tatsächlich hilft, die Art und Weise zu verstehen, wie es ist.

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