Warum widerspricht E=mc2E=mc2E = mc^2 nicht dem Massenerhaltungssatz?

Es stimmt, es verstößt gegen die Massenerhaltung. Dieses Massenerhaltungsprinzip wurde eingeführt, bevor Einstein seine berühmte Gleichung von zeigte$E=mc^2$. Heute sagen wir also, dass in einem abgeschlossenen System Masse-Energie erhalten bleibt. Das heißt, die Summe aus Masse und Energie ist in einem geschlossenen System konstant. (Wenn Sie immer noch gerne an die Erhaltung der Masse denken, dann denken Sie, dass Masse und Energie äquivalent sind, und wenn Sie also sagen, dass Masse, die der Energie entspricht, erhalten bleibt, dann gilt das Prinzip immer noch). Und es stimmt auch nicht, dass man Atome nicht in reine Energie umwandeln kann, das kann man absolut . Sie kollidieren sie einfach mit der gleichen Masse an Antimaterie. Da fast alles um uns herum Materie ist, macht es Sinn, dass es in der Praxis sehr schwierig ist , Atome in reine Energie umzuwandeln.

Es gibt kein Massenerhaltungsprinzip. Die Masse bleibt bei chemischen Reaktionen näherungsweise erhalten, der Kontext der Bemerkung.

Eigentlich ist es besser, die Vorstellung, die der Sprecher in der Chemie zu vermitteln versucht, stöchiometrisch auszudrücken: Die Anzahl der Atome jeder einzelnen Elementart, aus denen Reaktanten und Reaktionsprodukte bestehen, wird durch chemische Reaktionen nicht verändert. Wenn Sie vor ihrer Reaktion 20 Wasserstoffatome und 10 Sauerstoffatome haben (die zehn Wasserstoffmoleküle und fünf Sauerstoffmoleküle ausmachen) und sie sich zu Wasser verbinden, dann haben Sie nach der Reaktion immer noch 20 Wasserstoffatome und 10 Sauerstoffatome, nur dass sie in 10 sind Wassermoleküle.

In den hundert Jahren, seit die Wissenschaft dachte, dass die Masse erhalten sei, ist die Masse zu einem immer weniger wichtigen Begriff in der Physik geworden. Masse hat jetzt nur noch eine strenge Verwendung in der Physik als Begriff der Ruhemasse :

1. Die Restmasse $m_0$eines Systems gleich der Gesamtenergie dieses Systems, gemessen von einem Bezugssystem, das relativ zum System ruht (in natürlichen Einheiten - in SI-Einheiten, die wir haben$E = m_0\,c^2$). "In Ruhe" bedeutet, dass der Gesamtimpuls des Systems in diesem Rahmen Null ist;
2. Newtons zweites Gesetz wird$\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{P}}{\mathrm{d}\,t}= \frac{\mathrm{d}(m_0\,\mathbf{u})}{\mathrm{d}\,t}$, Wo$\mathbf{F}$ist die vier Kraft und$\mathbf{u}$die vier Geschwindigkeiten .

Aber auch die Ruhemasse bleibt nicht erhalten und ist für Verbundsysteme nicht linear additiv. Zum Beispiel zwei Photonen, jedes mit Energie$E$sich relativ zu unserem Körper in entgegengesetzte Richtungen bewegen, haben beide eine Ruhemasse von Null. Aber das System als Ganzes, ausgehend von einem Koordinatensystem, in dem die beiden gleiche Impulse haben (was zufälligerweise unseres ist), hat eine Ruhemasse von$2\,E/c^2$.

Für alltägliche Systeme, die chemischen Reaktionen unterliegen, sind Erhaltung und lineare Additivität für zusammengesetzte Systeme beide gute Näherungseigenschaften des Massenbegriffs.

Nukleare Reaktionen ändern diese Vorstellung völlig. Typischerweise haben Produkte einer exothermen Kernreaktion ein Massendefizit von einigen Prozent im Vergleich zu den Reaktanten. Auch bei chemischen Reaktionen gibt es Unterschiede zwischen den Massen von Reaktanten und Produkten, aber die Unterschiede sind winzig.

Die Masse scheint nur konstant zu sein, denn wenn ein System seine Ruhemasse nur signifikant ändert, indem es Energiemengen freisetzt / aufnimmt, die weitaus größer sind, als wir es in der Alltagswelt sehen.