Питання еквівалентності маси та енергії
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Ця стаття включає опис терміну «E=mc2»; див. також інші значення.
Еквівале́нтність ма́си та ене́ргії — фізична концепція в рамках теорії відносності, згідно з якою енергія фізичного об'єкта (фізичної системи) дорівнює його (її) масі, помноженій на квадрат швидкости світла у вакуумі:
де — енергія об'єкта, — його маса, — швидкість світла у вакуумі, що дорівнює 299 792 458 м/с.
Залежно від того, що розуміють під термінами «маса» та «енергія», дану концепцію може бути інтерпретовано двозначно:
- З одного боку, концепція означає, що інваріантна маса тіла (так звана маса спокою) дорівнює (з точністю до множника ) енергії, укладеної в ньому, (так званої енергії спокою, тобто в широкому сенсі внутрішньої енергії цього тіла)[1],
де — енергія спокою тіла, — його інваріантна маса;
- З іншого боку, можна стверджувати, що будь-якого виду енергії (не обов'язково внутрішньої) фізичного об'єкта (не обов'язково тіла) відповідає певна маса; наприклад, було введено поняття релятивістської маси, що дорівнює (з точністю до множника ) повній (включаючи кінетичну) енергії рухомого об'єкту[2],
де — повна енергія об'єкта, — його релятивістська маса.
Перша інтерпретація не є окремим випадком другої, тому що, хоча енергія спокою є окремим випадком енергії, інваріантна маса не є окремим випадком релятивістської, це дві різні фізичні величини[3].
У сучасній теоретичній фізиці концепцію еквівалентності маси і енергії зазвичай використовується в першому сенсі[4]. Головною причиною, чому приписування маси будь-якого виду енергії вважається невдалим, є наступна з цього повна синонімічність понять маси і енергії. Крім того, неакуратне використання такого принципу може заплутувати і в кінцевому підсумку не є виправданим. Таким чином, у даний час термін «релятивістська маса» у професійній літературі практично не зустрічається, а коли йдеться про масу, мається на увазі інваріантна маса. У той же час термін «релятивістська маса» використовується для якісних міркувань у прикладних питаннях, а також в освітньому процесі та в науково-популярній літературі. При цьому під цим терміном розуміється збільшення інертних властивостей рухомого тіла.
У найуніверсальнішій формі принцип був сформульований вперше Альбертом Ейнштейном у 1905 році, однак уявлення про зв'язок енергії та інертних властивостей тіла розвивалися і в більш ранніх роботах інших дослідників.
У сучасній культурі формула є чи не найвідомішою з усіх фізичних формул, що обумовлюється її зв'язком з атомною зброєю. Крім того, саме ця формула є символом теорії відносності і широко використовується популяризаторами науки[5].