e=mc^2

  • פותח הנושא zag78
  • פורסם בתאריך

zag78

New member
e=mc^2

אם מהירות האור קבועה, מדוע צריכים במשוואה את c^2?

אפשר במקום זה משוואה פשוטה יותר - רק e=m , כאשר נשתמש עבור m ביחידת מידה גדולה יותר, או לחילופין נשתמש ביחידת מידה קטנה יותר עבור e.
 

zag78

New member
אבל למה לכתחילה הכניסו את מהירות האור למשוואה

הרי אפשר להכניס כל דבר למשוואה, כמות פרסי הנובל של אלברט אינשטיין, מספר ראשי הממשלה בישראל ב5 שנים האחרונות, גילו של אחייני בן השנה ואחד אלוהינו. מדוע נבחרה מהירות האור?

אוכל גם לשאול את זה דרך אחרת: הטענה שקיים קשר חיובי בין המסה לאנרגיה, היא טענה מדעית, משום שהיא ברת הפרכה. אפשר לבדוק מסות שונות ולראות האם האנרגיה משתנה באותו יחס. אבל איך הטענה שקיים קשר חיובי בין מהירות האור בריבוע לאנרגיה, היא טענה מדעית? הרי אי אפשר לשנות את מהירות האור, ולכן הטענה אינה ברת הפרכה.
 

Schrodingers Dog

New member
הסבר

אני יכול לחשוב על לפחות 2 סיבות. סיבה ראשונה היא מעשית. שיטת היחידות בה עובדים בעולם המדעי/הנדסי היא שיטת SI שבה כל הגדלים הפיזיקלים מבוססים על הקילוגרם, מטר ושנייה. יחידת האנרגיה היא הז׳אול, יחידת המסה היא הקילוגרם והמשוואה מראה שכדי לעבור מקילוגרם לז׳אול צריך להכפיל במהירות האור בריבוע, ביחידות של מטר לשנייה. זה המספר שצריך להכפיל כדי לעבור מאגף ימין לאגף שמאל. כלומר בפועל, שבאים לחשב עם זה דברים זה המספר שצריך להכניס כאשר עובדים בשיטת SI.

ברמה השנייה, בפיזיקה יש מספר קטן מאד של גדלים פיזיקליים שאנחנו קוראים להם גדלים של הטבע. למשל מהירות האור, מטען האלקטרון, קבוע פלאנק, קבוע בולצמן. מספרים שמופיעים בכל התאוריות הפיזיקליות ואנחנו לא יודעים להסביר את מקורם. בתאוריית היחסות הפרטית איינשטיין הראה שהמסה והאנרגיה הם 2 פנים של אותה ״אמת״ פיזיקלית ומה שמקשר ביניהם הוא מהירות האור - גודל טבע. בגלל זה המשוואה נכתבת באופן הזה, כדי להראות את הקשר המפורש בין הגדלים השונים ואת מהירות האור בצורה מפורשת.

בקשר לפסקה השניה שכתבת, ברגע שנמצא קשר בין המסה לאנרגיה השאלה הבאה תהיה מהו מקדם הפרופורציה ביניהם ומסתבר שמקדם הפרופורציה הוא מהירות האור בריבוע. ממש כפי שהיית מתאר קשר בין משתנה תלוי ומשתנה בלתי תלוי והיית מגלה קשר ליניארי אז השאלה הראשונה שלך הייתה מהו השיפוע של הקו. כאן השיפוע של הקו הוא מהירות האור בריבוע.
 

zag78

New member
תודה על ההסבר.

אך עדיין שאלה על החלק האחרון של תגובתך..

כתבת כי "כאן השיפוע של הקו הוא מהירות האור בריבוע".

כיון שמהירות האור קבועה - מקדם השיפוע קבוע, ואז השיפוע הוא אפס, מבחינה מעשית, לא נוכל לבדוק את הטענה של קשר בין אנרגיה למהירות האור על ידי ביצוע ניסויים שבהם נשנה את מהירות האור, ונבדוק מה יקרה לאנרגיה.
 

zag78

New member
תיקון טעות

אם מהירות האור קבועה, והיא 1, אז השיפוע הוא 1 ולא 0.

אגב, כתבת "המסה והאנרגיה הם 2 פנים של אותה ״אמת״ פיזיקלית ומה שמקשר ביניהם הוא מהירות האור - גודל טבע."
האם אתה מתכווין לפקטור לורנץ שמגדיר בין היתר גם את הקשר בין מסת מנוחה לבין מסה יחסותית?
 

Schrodingers Dog

New member
שיפוע

זה נכון ששיפוע 0 הוא שיפוע קבוע אבל לא כל שיפוע קבוע הוא 0.
&nbsp
בקשר לפקטור לורנץ, אני מתנגד להגדרה של מסה יחסותית. פקטור לורנץ קשור לתרגום של משוואות הפיזיקה בין שתי מערכות ייחוס, אחת במנוחה ואחת שנעה ביחס אליה. פקטור לורנץ הוא מספר שקשור למהירות היחסית ביניהן. אפשר לכתוב את אנרגיה של חלקיק כאנרגיית המנוחה שלו כפול פקטור לורנץ. אבל הביטוי הזה שקול לאנרגיה שלו כתוצאה מאנרגיה המנוחה ובנוסף האנרגיה הקינטית שלו.
&nbsp
אני התכוונתי לקשר שבין האנרגיה למסה, שהם שקולים. שחלקיקים הם אנרגיה ואנרגיה היא חלקיקים.
 

zag78

New member
אז איך מהירות האור כן מקשרת בין האנרגיה לחלקיקים?

 

Schrodingers Dog

New member
כמו הכותרת של השרשור

מסה m אוצרת בחובה אנרגיה בגודל mc^2 ואילו אנרגיה e יכולה להפוך לחלקיק עם מסה e/c^2.
 

zag78

New member
זו תשובה מעגלית

שאלתי מדוע מגדירים את האנרגיה כמכפלה של מסה וריבוע מהירות האור, במקום להשתמש במסה לפי יחידות מידה גדולות יותר, או באנרגיה לפי יחידות מידה קטנות יותר, ואז אפשר לוותר על מהירות האור למשוואה.
אז ענית בין היתר כי מהירות האור מחברת בין האנרגיה למסה.
שאלתי איך זה מחבר.
ענית כי מגדירים את האנרגיה כמכפלה של מסה וריבוע מהירות האור.
 

Schrodingers Dog

New member
זה לא מדויק

מעולם לא שאלת כיצד קיבל איינטשיין את הקשר בין מסה ואנרגיה, או איך מקבלים את המשוואה עצמה. שאלת מדוע לא סופגים את מהירות האור אל אחד הגדלים הפיזיקלים האחרים - מסה או אנרגיה.
&nbsp
נתתי כמה רעיונות וביניהם הרעיון שמהירות האור צריכה להופיע בצורה מפורשת כי היא גודל טבע ומקשרת בין כל מסה וכל אנרגיה.
&nbsp
אחר כך כנראה לא הבנת את המשפט האחרון אז הסברתי שהמשוואה מאפשר לנו להציב מסה בצד אחד ולקבל את האנרגיה שיש במסה בצד השני של המשוואה וגם להיפך.
&nbsp
אני לא רואה טיעון מעגלי. אולי פשוט תרצה לדעת איך קיבלו את המשוואה עצמה?
 

guprnds

Active member
מה פתאום הגדרה?

המשוואה הזו היא תוצא של תורה מנומקת היטב. למען האמת המשוואה E=mc^2 נכונה רק עבור מערכת המנוחה של המסה. בכל מערכת אחרת נכונה המשוואה E^2=m^2c^4+p^2c^2, כאשר E האנרגיה, m מסת המנוחה, ו-p התנע. עבור המשוואה הזו תוכל להשתמש בכל סט של יחידות שתחפוץ, ובפרט ביחידות הטבעיות עבורן c=1 כמספר טהור.
 
למעלה