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 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),
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,
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.
У сучасній теоретичній фізиці концепцію еквівалентності маси і енергії зазвичай використовується в першому сенсі. 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 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.
Енергія спокою
Історично поняття енергії спокою вперше було сформульовано при побудові спеціальної теорії відносності Альбертом Ейнштейном. Ним було показано, що для , що вільно рухається, а також вільного тіла і взагалі будь-якої замкнутої системи частинок, виконуються наступні співвідношення:
де , , , — енергія, імпульс, швидкість і маса частинки відповідно, — швидкість світла у вакуумі. З цих виразів видно, що у релятивістській механіці, навіть коли швидкість і імпульс тіла дорівнюють нулю, його енергія у нуль не обертається, залишаючись рівною деякій величині, яка визначається масою тіла:
Ця величина зветься енергія спокою. На підставі цього факту, Ейнштейном було зроблено висновок, що маса тіла є однією з форм енергії, і тим самим, що закони збереження маси і енергії поєднані одним законом збереження.
Енергія та імпульс тіла є компонентами 4-вектора енергії-імпульсу (4-імпульсу) (енергія — часовий, імпульс — просторові компоненти), і відповідним чином перетворюються при переході з однієї системи відліку в іншу, а маса тіла є , залишаючись при переході в інші системи відліку сталою, і маючи сенс модуля вектора чотирихімпульсу.
Слід також зазначити, що попри те, що енергія і імпульс частинок адитивні, тобто для системи часток маємо:
(1) |
маса частинок адитивною не є. Тобто маса системи частинок, у загальному випадку, не дорівнює сумі мас часток, що її складають.
Таким чином, енергія (неінваріантна, адитивна, часова компонента чотириімпульсу) і маса (інваріантна, неадитивний модуль чотирихімпульсу), це дві різні фізичні величини.
4-імпульс дорівнює добутку інваріантної маси на 4-швидкість тіла.
Це співвідношення слід вважати аналогом у спеціальній теорії відносності класичного визначення імпульсу через масу і швидкість.
Поняття релятивістської маси
Після того, як Ейнштейн запропонував принцип еквівалентності маси і енергії, стало очевидно, що поняття маси може інтерпретуватися неоднозначно. З одного боку, це інваріантна маса, яка фігурує у класичній фізиці, з іншого — можна ввести так звану релятивістську масу еквівалентну повній (включаючи кінетичну) енергії фізичного об'єкта:
- .
де — релятивістська маса, — повна енергія об'єкта.
Для масивного об'єкта (тіла) ці дві маси пов'язані між собою співвідношенням:
де — інваріантна («класична») маса, — швидкість тіла.
Енергія і релятивістська маса, це одна, і та ж, фізична величина (неінваріантна, адитивна, тимчасова компонента чотирьохімпульсу).
Еквівалентність релятивістської маси й енергії означає, що у всіх системах відліку, енергія фізичного об'єкта (з точністю до множника ) дорівнює його релятивістській масі.
Введена таким чином релятивістська маса є коєфіцієнтом пропорційності між тривимірним («класичним») імпульсом і швидкістю тіла:
Аналогічне співвідношення виконується в класичній фізиці для інваріантної маси, що також наводиться як аргумент на користь введення поняття релятивістської маси. Це в подальшому призвело до тези, що маса тіла залежить від швидкості його руху.
У процесі створення теорії відносності обговорювалися поняття поздовжньої і поперечної маси масивної частинки (тіла). Нехай сила, що діє на тіло, дорівнює швидкості зміни релятивістського імпульсу. Тоді зв'язок сили і прискорення істотно змінюється у порівнянні з класичною механікою:
Якщо швидкість перпендикулярна силі, то а якщо паралельна, то де — релятивістський фактор. Тому називають поздовжньою масою, а — поперечною
Твердження про те, що маса залежить від швидкості, увійшло у багато навчальні курсів і у силу своєї парадоксальності набуло широкої популярності серед неспеціалістів. Проте у сучасній фізиці уникають використовувати термін «релятивістська маса», використовуючи замість нього поняття енергії, а під терміном «маса» розуміючи інваріантну масу (масу спокою). Зокрема, виділяються такі недоліки введення терміна «релятивістська маса»:
- Неінваріантність релятивістської маси щодо перетворень Лоренца;
- Синонімічність понять енергія і релятивістська маса, і, як наслідок, надмірність введення нового терміну;
- Наявність різних за величиною поздовжньої і поперечної релятивістських мас і неможливість однакового запису аналога другого закону Ньютона у вигляді.
- Методологічні складності викладання спеціальної теорії відносності, наявність спеціальних правил, коли і як слід користуватися поняттям «релятивістська маса», щоб уникнути помилок;
- Плутанина у термінах «маса», «маса спокою» і «релятивістська маса»: частина джерел просто масою називають одне, частина — інше.
Незважаючи на зазначені недоліки, поняття релятивістської маси використовується і в навчальній, і в науковій літературі. Слід, зазначити, що у наукових статтях поняття релятивістської маси використовується здебільшого тільки при якісних міркуваннях як синонім збільшення інертності частинки, що рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла.
Гравітаційна взаємодія
У класичній фізиці гравітаційна взаємодія описується законом всесвітнього тяжіння Ньютона, і його величина визначається гравітаційною масою тіла, яка з високим ступенем точності дорівнює за величиною інертній масі, про яку йшла мова вище, що дозволяє говорити про просто масу тіла.
У релятивістській фізиці гравітація підпорядковується законам загальної теорії відносності, в основі якої лежить принцип еквівалентності, що полягає у невідмінності явищ, які відбуваються локально в гравітаційному полі, від аналогічних явищ в неінерційній системі відліку, що рухається з прискоренням, яке рівне прискоренню вільного падіння у гравітаційному полі. Можна показати, що даний принцип еквівалентний твердженням про рівність інертної і гравітаційної мас.
У загальній теорії відносності енергія відіграє ту ж роль, що і гравітаційна маса у класичній теорії. Величина гравітаційної взаємодії у цій теорії визначається так званим тензором енергії-імпульсу, що є узагальненням поняття енергії.
У простому випадку точкової частинки у центрально-симетричному гравітаційному полі об'єкта, маса якого багато більше маси частинки, сила, що діє на частинку, визначається виразом:
де G — гравітаційна стала, M — маса важкого об'єкта, E — повна енергія частинки, v — швидкість частинки, — радіус-вектор, що проведено з центру важкого об'єкта у точку знаходження частинки. З цього виразу видно головну особливість гравітаційної взаємодії у релятивістському випадку у порівнянні з класичною фізикою: воно залежить не тільки від маси частинки, але й від величини та напрямку її швидкості. Остання обставина, зокрема, не дозволяє ввести однозначним чином якусь ефективну гравітаційну релятивістську масу, яка б зводила закон тяжіння до класичного виду.
Граничний випадок безмасової частки
Важливим граничним випадком є випадок частки, маса якої дорівнює нулю. Прикладом такої частки є фотон — частка-носій електромагнітної взаємодії. З наведених вище формул випливає, що для такої частки справедливі наступні співвідношення:
Таким чином, частка з нульовою масою незалежно від своєї енергії завжди рухається зі швидкістю світла. Для безмасових часток введення поняття «релятивістської маси» в особливій мірі не має сенсу, оскільки, наприклад, при наявності сили у поздовжньому напрямку швидкість частинки постійна, а прискорення, отже, дорівнює нулю, що вимагає нескінченної за величиною ефективної маси тіла. У той же час, наявність поперечної сили призводить до зміни напрямку швидкості, і, отже, «поперечна маса» фотона має скінченну величину.
Аналогічно безглуздо для фотона вводити ефективну гравітаційну масу. У разі центрально-симетричного поля, розглянутого вище, для фотона, що падає вертикально вниз, вона дорівнюватиме , а для фотона, що летить перпендикулярно напрямку на гравітаційний центр, — .
Практичне значення
Отримана Альбертом Ейнштейном еквівалентність маси тіла до енергії, що була запасена у тілі, стала одним з головних практично важливих результатів спеціальної теорії відносності. Співвідношення показало, що у речовині закладені величезні (завдяки квадрату швидкості світла) запаси енергії, які можуть бути використані у енергетиці і військових технологіях.
Кількісні співвідношення між масою і енергією
У міжнародній системі одиниць SI відношення енергії і маси E/m виражається у джоулях на кілограм, і воно чисельно дорівнює квадрату значення швидкості світла c у метрах за секунду):
- E / m = c² = (299 792 458 м/с)² = 89 875 517 873 681 764 Дж/кг (≈9,0× 1016 джоулів на кілограм).
Таким чином, 1 грам маси еквівалентний наступним значенням енергії:
- 89,9 тераджоулів (89,9 ТДж)
- 25,0 мільйонів кіловат-годин (25 ГВт·год),
- 21 500 000 000 кілокалорій (≈ 21 Ткав),
- 21,5 кілотонн у тротиловому еквіваленті (≈21 кт).
У ядерній фізиці часто застосовується значення відношення енергії та маси, виражене у мегаелектронвольтах на атомну одиницю маси — ≈931,494 МеВ/а.о.м.
Приклади взаємоперетворення енергії спокою і кінетичній енергії
Енергія спокою здатна переходити у кінетичну енергію частинок у результаті ядерних та хімічних реакцій, якщо у них маса речовини, що вступила у реакцію, більше маси речовини після реакції. Прикладами таких реакцій є:
- Анігіляція пари частинка-античастинка з утворенням двох фотонів. Наприклад, при анігіляції електрона та позитрона утворюється два гамма-кванти, і енергія спокою пари повністю переходить в енергію фотонів:
- Термоядерна реакція синтезу атому гелію з протонів і електронів, у якій різниця мас гелію і протонів перетворюється у кінетичну енергію гелію і енергію електронних нейтрино
- Реакція поділу ядра урану-235 при зіткненні з повільним нейтроном. При цьому ядро ділиться на дві частини з меншою сумарною масою з випусканням двох або трьох нейтронів і звільненням енергії близько 200 МеВ, що становить близько 1 відсотка від маси атома урану. Приклад такої реакції:
У цій реакції виділяється близько 35,6 МДж теплової енергії на кубічний метр метану, що становить близько 10−10 від його енергії спокою. Таким чином, у хімічних реакціях перетворення енергії спокою у кінетичну енергію значно нижче, ніж у ядерних.
Важливо відзначити, що у практичних застосуваннях перетворення енергії спокою у енергію випромінювання рідко відбувається зі стовідсотковою ефективністю. Теоретично досконалим перетворенням було б зіткнення матерії з антиматерією, однак у більшості випадків замість випромінювання виникають побічні продукти і внаслідок цього тільки дуже мала кількість енергії спокою перетворюється в енергію випромінювання.
Існують також зворотні процеси, що збільшують енергію спокою, а отже і масу. Наприклад, при нагріванні тіла збільшується його внутрішня енергія, у результаті чого зростає маса тіла. Інший приклад — зіткнення частинок. У подібних реакціях можуть народжуватися нові частинки, маси яких істотно більше, ніж у вихідних. «Джерелом» маси таких частинок є кінетична енергія зіткнення.
Історія і питання пріоритету
Уявлення про масу, що залежить від швидкості, і про зв'язок між масою і енергією почало формуватися ще до появи спеціальної теорії відносності. Зокрема, у спробах узгодити рівняння Максвелла з рівняннями класичної механіки деякі ідеї були висунуті у статтях Миколи Умова, Дж. Дж. Томсона, Олівера Гевісайда, , Макса Абрагама, Гендріка Лоренца та Анрі Пуанкаре. Однак тільки у Альберта Ейнштейна ця залежність універсальна, не пов'язана з ефіром і не обмежена електродинамікою.
Вважається, що вперше спроба пов'язати масу й енергію була зроблена в роботі Дж. Дж. Томсона, що з'явилася у році. Томсон у своїй роботі вводить поняття електромагнітної маси, називаючи так внесок, що привносить в інертну масу зарядженого тіла електромагнітне поле, що створюється цим тілом.
Ідея наявності інерції у електромагнітного поля присутня також і в роботі Гевісайда, що вийшла в 1889 році. Виявлені у 1949 році чернетки його рукописів вказують на те, що десь у цей же час, розглядаючи задачу про поглинання і випромінювання світла, він отримує співвідношення між масою і енергією тіла у вигляді .
У році Анрі Пуанкаре опублікував роботу, у якій прийшов до висновку, що світло як переносник енергії повинне мати масу, яка визначається виразом де E — енергія, яку переносить світло, v — швидкість переносу.
У роботах Макса Абрагама ( рік) і Гендріка Лоренца ( рік) було вперше встановлено, що для рухомого тіла не можна ввести єдиний коефіцієнт пропорційності між його прискоренням і силою, що діє на нього. Ними були введені поняття поздовжньої і поперечної мас. Ці поняття за допомогою другого закону Ньютона застосовувались для опису динаміки частки, що рухається зі швидкістю близької до швидкості світла. Так, Лоренц у своїй роботі писав:
|
Експериментально залежність інертних властивостей тіл від їх швидкості була продемонстрована на початку XX століття у роботах Вальтера Кауфмана (1902 рік) і Альфреда Бухерера ( рік).
У 1904–1905 роках [en] у своїй роботі приходить до висновку, що наявність у порожнині випромінювання виявляється у тому числі і так, ніби маса порожнини збільшилася.
У році з'являється відразу цілий ряд основоположних робіт Альберта Ейнштейна, у тому числі і робота, присвячена аналізу залежності інертних властивостей тіла від його енергії. Зокрема, при розгляді випускання масивним тілом двох «кількостей світла» у цій роботі вперше вводиться поняття енергії спокою тіла і робиться наступний висновок:
|
У році Ейнштейн вперше говорить про те, що закон збереження маси є всього лише окремим випадком закону збереження енергії.
У більш повній мірі принцип еквівалентності маси і енергії був сформульований Ейнштейном у роботі 1907, у якій він пише
|
Під спрощеним припущенням тут мається на увазі вибір довільної постійної у виразі для енергії. У більш докладній статті, що вийшла в тому ж році, Ейнштейн зауважує, що енергія є також і мірою гравітаційної взаємодії тіл.
У виходить робота Ейнштейна, присвячена гравітаційному впливу масивних тіл на світло. У цій роботі їм приписується фотону інертна і гравітаційна маса, що дорівнює і для величини відхилення променя світла у полі тяжіння Сонця виводиться значення 0,83 дугової секунди, що у два рази менше правильного значення, отриманого ним же пізніше на основі розвинутої загальної теорії відносності. Цікаво, що те ж саме половинне значення було отримано [en] ще у , але його робота залишилася непоміченою.
Експериментально еквівалентність маси і енергії було вперше продемонстровано у . У Парижі Ірен та Фредерік Жоліо-Кюрі зробили фотографію процесу перетворення кванта світла, що несе енергію, у дві частинки, які мають ненульову масу. Приблизно у той же час у Кембриджі Джон Кокрофт та Ернест Томас Синтон Волтон спостерігали виділення енергії при діленні атома на дві частини, сумарна маса яких виявилася меншою, ніж маса вихідного атома.
Вплив на культуру
З моменту відкриття формула стала однією з найвідоміших фізичних формул і є символом теорії відносності. Незважаючи на те, що історично формула була вперше запропонована не Альбертом Ейнштейном, зараз вона асоціюється виключно з його ім'ям, наприклад, саме ця формула була використана як назва телевізійної біографії відомого вченого, що вийшла у 2005 році. Популярності формули сприяло широке використання популяризаторами науки контрінтуїтивний висновок, що маса тіла збільшується зі збільшенням його швидкості. Крім того, з цією ж формулою асоціюється потужність атомної енергії. Так, у 1946 році журнал «Time» на обкладинці зобразив Ейнштейна на тлі гриба ядерного вибуху з формулою на ньому.
- Бюст Ейнштейна в австралійському [en]
- «Теорія відносності», одна з шести скульптур в ансамблі Walk of Ideas у Берліні
Див. також
Примітки
- Einstein A. Über das Relativitätsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen : [ 8 липня 2012] : ( )[нім.] // Jahrbuch der Radioaktivität. — 1907. — Bd. 4. — С. 411—462.
Einstein A. Berichtigung zu der Arbeit: «Uber das Relativitätsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen» : ( )[нім.] // Jahrbuch der Radioaktivität. — 1907. — Bd. 5. — С. 98—99.
русский перевод: Эйнштейн А. О принципе относительности и его следствиях // Теория относительности. Избранные работы. — Ижевск : НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. — С. 83—135. — . - Паулі В. §41. Инерция энергии // Теория относительности / В. Л. Гінзбург и . — 3-е изд. — М. : Наука, 1991. — С. 166—169. — (Библиотека теоретической физики) — 17700 прим. — .
- Угаров В. А. Специальная теория относительности. — Москва : Наука, 1977.
- Окунь Л. Б. Понятие массы (Масса, энергия, относительность) (Методические заметки) // УФН. — 1989. — Т. 158. — С. 511—530.
- Окунь Л. Б. Формула Эйнштейна: E0=mc2. «Не смеётся ли Господь Бог»? // УФН. — 2008. — Т. 178. — С. 541–555.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. — 2006. — С. 47—48.
- У нерелятивістській механіці, строго кажучи, енергія визначається з точністю до довільного доданка, проте, ніякого конкретного фізичного сенсу цей доданок не має, тому вибирається зазвичай так, щоб енергія спокою тіла була рівною нулю
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. — 2006. — С. 46.
- Бергман П. Г. Введение в теорию относительности = Introduction to the theory of relativity / В. Л. Гинзбург. — М. : Государственное издательство иностранной литературы, 1947. — С. 131—133.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. — 2006. — С. 49.
- Barut A. O. Electrodynamics and classical theory of fields & particles. — New York : Dover Publications, 1980. — С. 58. — .
- Угаров В. А. Дополнение IV. // Специальная теория относительности. — Москва : Наука, 1977.
- Р. Фейнман, , . Глава 15. Специальная теория относительности // Фейнмановские лекции по физике. Выпуск 1. Современная наука о природе. Законы механики. Выпуск 2. Пространство. Время. Движение. — 6-е изд. — Либроком, 2009. — 440 с. — .
- див. наприклад Сивухин Д.В. Оптика. — 1980. — С. 671—673.
- Загальний курс фізики = Общий курс физики. — М. : Наука, 1979. — Т. I. Механика. — 520 с.
- В. А. Фок. Масса и энергия // УФН. — 1952. — Т. 48, вип. 2. — С. 161—165.
- В. Л. Гинзбург, Ю. Н. Ерошенко. Еще раз о принципе эквивалентности // УФН. — 1995. — Т. 165. — С. 205—211.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. — 1988. — С. 349—361.
- И. Ю. Кобзарев, Л. Б. Окунь. О массе фотона // УФН. — 1968. — Т. 95. — С. 131—137.
- USS Baindridge (DLGN/CGN 25). NavSource Online: Cruiser Photo Archive. NavSource Naval History. Архів оригіналу за 25 січня 2012. Процитовано 27 вересня 2010.
- Чернин А. Д. Формула Эйнштейна : ( )[рос.] // Трибуна УФН.
- Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. — М. : Наука, 1989. — С. 143—145. — 36500 прим. — .
- Thomson J. J. On the electric and magnetic effects produced by the motion of electrified bodies : ( )[англ.] // Philosophical Magazine. — 1881. — Vol. 11. — С. 229—249.
- Heaviside O. On the Electromagnetic Effects due to the Motion of Electrification through a Dielectric : ( )[англ.] // Philosophical Magazine. — 1889. — Vol. 27. — С. 324—339.
- Болотовский Б. М. Оливер Хевисайд. — М. : Наука, 1985. — 254 с.
- Кларк А. XVI. Человек до Эйнштейна // Голос через океан. — М. : Связь, 1964. — 236 с. — 20000 прим.
- Poincaré H. La théorie de Lorentz et le principe de réaction : ( )[фр.] // Archives néerlandaises des sciences exactes et naturelles. — 1900. — Т. 5. — С. 252—278.
- Abraham M. Prinzipien der Dynamik des Elektrons : ( )[нім.] // Phys. Z.. — 1902. — Bd. 4. — С. 57—63.
Abraham M. Prinzipien der Dynamik des Elektrons : ( )[нім.] // [en]. — 1903. — Bd. 315. — С. 105—179. - Lorentz H. Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light : ( )[англ.] // Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. — 1904. — Vol. 6. — С. 809—831.
- Кудрявцев, 1971, с. 39.
- Kaufmann W. Die elektromagnetische Masse des Elektrons : [ 14 березня 2012] : ( )[нім.] // Phys. Z.. — 1902. — Bd. 4. — С. 54—57.
- Bucherer A. H. On the principle of relativity and on the electromagnetic mass of the electron. A Reply to Mr. E. Cunningham : ( )[англ.] // Philos. Mag.. — 1908. — Vol. 15. — С. 316—318.
Bucherer A. H. Messungen an Becquerelstrahlen. Die experimentelle Bestätigung der Lorentz-Einsteinschen Theorie : ( )[нім.] // Phys. Z.. — 1908. — Bd. 9. — С. 755—762. - Hasenöhrl F. Zur Theorie der Strahlung in bewegten Körpern : ( )[нім.] // . — 1904. — Bd. 15 [320]. — С. 344—370.
Hasenöhrl F. Zur Theorie der Strahlung in bewegten Körpern. Berichtigung : ( )[нім.] // . — 1905. — Bd. 16 [321]. — С. 589—592. - Einstein A. Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? : ( )[нім.] // . — 1905. — Bd. 18 [323]. — С. 639—641.
- Кудрявцев, 1971, с. 51.
- Einstein A. Das Prinzip von der Erhaltung der Schwerpunktsbewegung und die Trägheit der Energie : ( )[нім.] // . — 1906. — Bd. 20. — С. 627–633.
- Einstein A. Über die vom Relativitätsprinzip geforderte Trägheit der Energie : ( )[нім.] // . — 1907. — Bd. 23 [328]. — С. 371—384.
- Einstein A. Über den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes : ( )[нім.] // . — 1911. — Bd. 35 [340]. — С. 898—908.
- Einstein A. Erklärung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitätstheorie : ( )[нім.] // Preussische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte. — 1915. — Bd. 47, № 2. — С. 831—839.
- von Soldner J. Ueber die Ablenkung eines Lichtstrals von seiner geradlinigen Bewegung, durch die Attraktion eines Weltkörpers, an welchem er nahe vorbei geht : ( )[нім.] // Astronomisches Jahrbuch für das Jahr. — 1804. — С. 161—172.
- E=mc² (англійською) . . Архів оригіналу за 25 січня 2012. Процитовано 22 січня 2011.
- E=mc² на сайті IMDb (англ.)
- Friedman A. J., Donley C. C. Einstein as Myth and Muse. — Cambridge : Cambridge Univ. Press, 1985. — С. 154—155. — 224 с. — .
- Albert Einstein (російською) . Time magazine. 1 июля 1946. Архів оригіналу за 25 січня 2012. Процитовано 30 січня 2011.
Посилання
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Формула Ейнштейна |
- Einstein Explains the Equivalence of Energy and Matter (англійською) . Американський інститут фізики. Архів оригіналу за 25 січня 2012. Процитовано 19 серпня 2010.
- The Antimatter Calculator (англійською) . Edward Muller's Homepage. Архів оригіналу за 25 січня 2012. Процитовано 31 січня 2011.
- Сторінка рукопису Ейнштейна 1912 року із рівнянням E=mc² (англійською) . . Архів оригіналу за 25 січня 2012. Процитовано 31 січня 2011.
Джерела
- The Equivalence of Mass and Energy — Entry in the Stanford Encyclopedia of Philosophy
- Living Reviews in Relativity — An open access, peer-referred, solely online physics journal publishing invited reviews covering all areas of relativity research.
- A shortcut to E=mc2 — An easy to understand, high-school level derivation of the E=mc2 formula.
- Джеммер М. Понятие массы в классической и современной физике. — М. : Прогресс, 1967. — 255 с.
- Okun L. B. Energy and mass in relativistic theory. — World Scientific, 2009. — 311 с.
- Глава третья. Решение проблемы электродинамики движущихся сред // История физики. Т. III От открытия квант до квантовой механики. — М. : Просвещение, 1971. — С. 36—57. — 23000 прим.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cya stattya vklyuchaye opis terminu E mc2 div takozh inshi znachennya 4 metrova skulptura formuli Alberta Ejnshtejna v Berlini Nimechchina Formula na hmarochosi Tajpej 101 pid chas odnogo iz zahodiv Vsesvitnogo roku fiziki 2005 Ekvivale ntnist ma si ta ene rgiyi fizichna koncepciya v ramkah teoriyi vidnosnosti zgidno z yakoyu energiya fizichnogo ob yekta fizichnoyi sistemi dorivnyuye jogo yiyi masi pomnozhenij na kvadrat shvidkosti svitla u vakuumi E m c 2 displaystyle E mc 2 de E displaystyle E energiya ob yekta m displaystyle m jogo masa c displaystyle c shvidkist svitla u vakuumi sho dorivnyuye 299 792 458 m s Zalezhno vid togo sho rozumiyut pid terminami masa ta energiya danu koncepciyu mozhe buti interpretovano dvoznachno Z odnogo boku koncepciya oznachaye sho masa tila tak zvana masa spokoyu dorivnyuye z tochnistyu do mnozhnika c 2 displaystyle c 2 energiyi ukladenoyi v nomu tak zvanoyi energiyi spokoyu tobto v shirokomu sensi vnutrishnoyi energiyi cogo tila E 0 m c 2 displaystyle E 0 mc 2 de E 0 displaystyle E 0 energiya spokoyu tila m displaystyle m jogo invariantna masa Z inshogo boku mozhna stverdzhuvati sho bud yakogo vidu energiyi ne obov yazkovo vnutrishnoyi fizichnogo ob yekta ne obov yazkovo tila vidpovidaye pevna masa napriklad bulo vvedeno ponyattya relyativistskoyi masi sho dorivnyuye z tochnistyu do mnozhnika c 2 displaystyle c 2 povnij vklyuchayuchi kinetichnu energiyi ruhomogo ob yektu E m r e l c 2 displaystyle E m rel c 2 de E displaystyle E povna energiya ob yekta m r e l displaystyle m rel jogo relyativistska masa Persha interpretaciya ne ye okremim vipadkom drugoyi tomu sho hocha energiya spokoyu ye okremim vipadkom energiyi invariantna masa ne ye okremim vipadkom relyativistskoyi ce dvi rizni fizichni velichini U suchasnij teoretichnij fizici koncepciyu ekvivalentnosti masi i energiyi zazvichaj vikoristovuyetsya v pershomu sensi Golovnoyu prichinoyu chomu pripisuvannya masi bud yakogo vidu energiyi vvazhayetsya nevdalim ye nastupna z cogo povna sinonimichnist ponyat masi i energiyi Krim togo neakuratne vikoristannya takogo principu mozhe zaplutuvati i v kincevomu pidsumku ne ye vipravdanim Takim chinom u danij chas termin relyativistska masa u profesijnij literaturi praktichno ne zustrichayetsya a koli jdetsya pro masu mayetsya na uvazi invariantna masa U toj zhe chas termin relyativistska masa vikoristovuyetsya dlya yakisnih mirkuvan u prikladnih pitannyah a takozh v osvitnomu procesi ta v naukovo populyarnij literaturi Pri comu pid cim terminom rozumiyetsya zbilshennya inertnih vlastivostej ruhomogo tila U najuniversalnishij formi princip buv sformulovanij vpershe Albertom Ejnshtejnom u roci odnak uyavlennya pro zv yazok energiyi ta inertnih vlastivostej tila rozvivalisya i v bilsh rannih robotah inshih doslidnikiv U suchasnij kulturi formula E m c 2 displaystyle E mc 2 ye chi ne najvidomishoyu z usih fizichnih formul sho obumovlyuyetsya yiyi zv yazkom z atomnoyu zbroyeyu Krim togo same cya formula ye simvolom teoriyi vidnosnosti i shiroko vikoristovuyetsya populyarizatorami nauki Energiya spokoyuIstorichno ponyattya energiyi spokoyu vpershe bulo sformulovano pri pobudovi specialnoyi teoriyi vidnosnosti Albertom Ejnshtejnom Nim bulo pokazano sho dlya sho vilno ruhayetsya a takozh vilnogo tila i vzagali bud yakoyi zamknutoyi sistemi chastinok vikonuyutsya nastupni spivvidnoshennya E 2 p 2 c 2 m 2 c 4 p E v c 2 displaystyle E 2 vec p 2 c 2 m 2 c 4 qquad vec p frac E vec v c 2 de E displaystyle E p displaystyle vec p v displaystyle vec v m displaystyle m energiya impuls shvidkist i masa chastinki vidpovidno c displaystyle c shvidkist svitla u vakuumi Z cih viraziv vidno sho u relyativistskij mehanici navit koli shvidkist i impuls tila dorivnyuyut nulyu jogo energiya u nul ne obertayetsya zalishayuchis rivnoyu deyakij velichini yaka viznachayetsya masoyu tila E 0 m c 2 displaystyle E 0 mc 2 Cya velichina zvetsya energiya spokoyu Na pidstavi cogo faktu Ejnshtejnom bulo zrobleno visnovok sho masa tila ye odniyeyu z form energiyi i tim samim sho zakoni zberezhennya masi i energiyi poyednani odnim zakonom zberezhennya Energiya ta impuls tila ye komponentami 4 vektora energiyi impulsu 4 impulsu energiya chasovij impuls prostorovi komponenti i vidpovidnim chinom peretvoryuyutsya pri perehodi z odniyeyi sistemi vidliku v inshu a masa tila ye zalishayuchis pri perehodi v inshi sistemi vidliku staloyu i mayuchi sens modulya vektora chotirihimpulsu Slid takozh zaznachiti sho popri te sho energiya i impuls chastinok aditivni tobto dlya sistemi chastok mayemo E i E i p i p i displaystyle E sum i E i qquad vec p sum i vec p i 1 masa chastinok aditivnoyu ne ye Tobto masa sistemi chastinok u zagalnomu vipadku ne dorivnyuye sumi mas chastok sho yiyi skladayut Takim chinom energiya neinvariantna aditivna chasova komponenta chotiriimpulsu i masa invariantna neaditivnij modul chotirihimpulsu ce dvi rizni fizichni velichini 4 impuls dorivnyuye dobutku invariantnoyi masi na 4 shvidkist tila p m m U m displaystyle p mu m U mu Ce spivvidnoshennya slid vvazhati analogom u specialnij teoriyi vidnosnosti klasichnogo viznachennya impulsu cherez masu i shvidkist Ponyattya relyativistskoyi masiPislya togo yak Ejnshtejn zaproponuvav princip ekvivalentnosti masi i energiyi stalo ochevidno sho ponyattya masi mozhe interpretuvatisya neodnoznachno Z odnogo boku ce invariantna masa yaka figuruye u klasichnij fizici z inshogo mozhna vvesti tak zvanu relyativistsku masu ekvivalentnu povnij vklyuchayuchi kinetichnu energiyi fizichnogo ob yekta m r e l E c 2 displaystyle m mathrm rel frac E c 2 de m r e l displaystyle m mathrm rel relyativistska masa E displaystyle E povna energiya ob yekta Dlya masivnogo ob yekta tila ci dvi masi pov yazani mizh soboyu spivvidnoshennyam m r e l m 1 v 2 c 2 displaystyle m mathrm rel frac m sqrt 1 frac v 2 c 2 de m displaystyle m invariantna klasichna masa v displaystyle v shvidkist tila Energiya i relyativistska masa ce odna i ta zh fizichna velichina neinvariantna aditivna timchasova komponenta chotirohimpulsu Ekvivalentnist relyativistskoyi masi j energiyi oznachaye sho u vsih sistemah vidliku energiya fizichnogo ob yekta z tochnistyu do mnozhnika c 2 displaystyle c 2 dorivnyuye jogo relyativistskij masi Vvedena takim chinom relyativistska masa ye koyeficiyentom proporcijnosti mizh trivimirnim klasichnim impulsom i shvidkistyu tila p m r e l v displaystyle vec p m mathrm rel vec v Analogichne spivvidnoshennya vikonuyetsya v klasichnij fizici dlya invariantnoyi masi sho takozh navoditsya yak argument na korist vvedennya ponyattya relyativistskoyi masi Ce v podalshomu prizvelo do tezi sho masa tila zalezhit vid shvidkosti jogo ruhu U procesi stvorennya teoriyi vidnosnosti obgovoryuvalisya ponyattya pozdovzhnoyi i poperechnoyi masi masivnoyi chastinki tila Nehaj sila sho diye na tilo dorivnyuye shvidkosti zmini relyativistskogo impulsu Todi zv yazok sili F displaystyle vec F i priskorennya a d v d t displaystyle vec a d vec v dt istotno zminyuyetsya u porivnyanni z klasichnoyu mehanikoyu F d p d t m a 1 v 2 c 2 m v v a c 2 1 v 2 c 2 3 2 displaystyle vec F frac d vec p dt frac m vec a sqrt 1 v 2 c 2 frac m vec v cdot vec v vec a c 2 1 v 2 c 2 3 2 Yaksho shvidkist perpendikulyarna sili to F m g a displaystyle vec F m gamma vec a a yaksho paralelna to F m g 3 a displaystyle vec F m gamma 3 vec a de g 1 1 v 2 c 2 displaystyle gamma 1 sqrt 1 v 2 c 2 relyativistskij faktor Tomu m g m r e l displaystyle m gamma m mathrm rel nazivayut pozdovzhnoyu masoyu a m g 3 displaystyle m gamma 3 poperechnoyu Tverdzhennya pro te sho masa zalezhit vid shvidkosti uvijshlo u bagato navchalni kursiv i u silu svoyeyi paradoksalnosti nabulo shirokoyi populyarnosti sered nespecialistiv Prote u suchasnij fizici unikayut vikoristovuvati termin relyativistska masa vikoristovuyuchi zamist nogo ponyattya energiyi a pid terminom masa rozumiyuchi invariantnu masu masu spokoyu Zokrema vidilyayutsya taki nedoliki vvedennya termina relyativistska masa Neinvariantnist relyativistskoyi masi shodo peretvoren Lorenca Sinonimichnist ponyat energiya i relyativistska masa i yak naslidok nadmirnist vvedennya novogo terminu Nayavnist riznih za velichinoyu pozdovzhnoyi i poperechnoyi relyativistskih mas i nemozhlivist odnakovogo zapisu analoga drugogo zakonu Nyutona u viglyadi m r e l d v d t F displaystyle m mathrm rel frac d vec v dt vec F Metodologichni skladnosti vikladannya specialnoyi teoriyi vidnosnosti nayavnist specialnih pravil koli i yak slid koristuvatisya ponyattyam relyativistska masa shob uniknuti pomilok Plutanina u terminah masa masa spokoyu i relyativistska masa chastina dzherel prosto masoyu nazivayut odne chastina inshe Nezvazhayuchi na zaznacheni nedoliki ponyattya relyativistskoyi masi vikoristovuyetsya i v navchalnij i v naukovij literaturi Slid zaznachiti sho u naukovih stattyah ponyattya relyativistskoyi masi vikoristovuyetsya zdebilshogo tilki pri yakisnih mirkuvannyah yak sinonim zbilshennya inertnosti chastinki sho ruhayetsya zi shvidkistyu blizkoyu do shvidkosti svitla Gravitacijna vzayemodiyaU klasichnij fizici gravitacijna vzayemodiya opisuyetsya zakonom vsesvitnogo tyazhinnya Nyutona i jogo velichina viznachayetsya gravitacijnoyu masoyu tila yaka z visokim stupenem tochnosti dorivnyuye za velichinoyu inertnij masi pro yaku jshla mova vishe sho dozvolyaye govoriti pro prosto masu tila U relyativistskij fizici gravitaciya pidporyadkovuyetsya zakonam zagalnoyi teoriyi vidnosnosti v osnovi yakoyi lezhit princip ekvivalentnosti sho polyagaye u nevidminnosti yavish yaki vidbuvayutsya lokalno v gravitacijnomu poli vid analogichnih yavish v neinercijnij sistemi vidliku sho ruhayetsya z priskorennyam yake rivne priskorennyu vilnogo padinnya u gravitacijnomu poli Mozhna pokazati sho danij princip ekvivalentnij tverdzhennyam pro rivnist inertnoyi i gravitacijnoyi mas U zagalnij teoriyi vidnosnosti energiya vidigraye tu zh rol sho i gravitacijna masa u klasichnij teoriyi Velichina gravitacijnoyi vzayemodiyi u cij teoriyi viznachayetsya tak zvanim tenzorom energiyi impulsu sho ye uzagalnennyam ponyattya energiyi U prostomu vipadku tochkovoyi chastinki u centralno simetrichnomu gravitacijnomu poli ob yekta masa yakogo bagato bilshe masi chastinki sila sho diye na chastinku viznachayetsya virazom F G M E c 2 1 b 2 r r b b r 3 displaystyle vec F GM frac E c 2 frac 1 beta 2 vec r vec r vec beta vec beta r 3 de G gravitacijna stala M masa vazhkogo ob yekta E povna energiya chastinki b v c displaystyle beta v c v shvidkist chastinki r displaystyle vec r radius vektor sho provedeno z centru vazhkogo ob yekta u tochku znahodzhennya chastinki Z cogo virazu vidno golovnu osoblivist gravitacijnoyi vzayemodiyi u relyativistskomu vipadku u porivnyanni z klasichnoyu fizikoyu vono zalezhit ne tilki vid masi chastinki ale j vid velichini ta napryamku yiyi shvidkosti Ostannya obstavina zokrema ne dozvolyaye vvesti odnoznachnim chinom yakus efektivnu gravitacijnu relyativistsku masu yaka b zvodila zakon tyazhinnya do klasichnogo vidu Granichnij vipadok bezmasovoyi chastkiVazhlivim granichnim vipadkom ye vipadok chastki masa yakoyi dorivnyuye nulyu Prikladom takoyi chastki ye foton chastka nosij elektromagnitnoyi vzayemodiyi Z navedenih vishe formul viplivaye sho dlya takoyi chastki spravedlivi nastupni spivvidnoshennya E p c v c displaystyle E pc qquad v c Takim chinom chastka z nulovoyu masoyu nezalezhno vid svoyeyi energiyi zavzhdi ruhayetsya zi shvidkistyu svitla Dlya bezmasovih chastok vvedennya ponyattya relyativistskoyi masi v osoblivij miri ne maye sensu oskilki napriklad pri nayavnosti sili u pozdovzhnomu napryamku shvidkist chastinki postijna a priskorennya otzhe dorivnyuye nulyu sho vimagaye neskinchennoyi za velichinoyu efektivnoyi masi tila U toj zhe chas nayavnist poperechnoyi sili prizvodit do zmini napryamku shvidkosti i otzhe poperechna masa fotona maye skinchennu velichinu Analogichno bezgluzdo dlya fotona vvoditi efektivnu gravitacijnu masu U razi centralno simetrichnogo polya rozglyanutogo vishe dlya fotona sho padaye vertikalno vniz vona dorivnyuvatime E c 2 displaystyle E c 2 a dlya fotona sho letit perpendikulyarno napryamku na gravitacijnij centr 2 E c 2 displaystyle 2E c 2 Praktichne znachennyaFormula na palubi pershogo avianoscya z yadernoyu silovoyu ustanovkoyu USS Enterprise 31 lipnya 1964 Formula na pam yatnij moneti NBU Otrimana Albertom Ejnshtejnom ekvivalentnist masi tila do energiyi sho bula zapasena u tili stala odnim z golovnih praktichno vazhlivih rezultativ specialnoyi teoriyi vidnosnosti Spivvidnoshennya E 0 m c 2 displaystyle E 0 mc 2 pokazalo sho u rechovini zakladeni velichezni zavdyaki kvadratu shvidkosti svitla zapasi energiyi yaki mozhut buti vikoristani u energetici i vijskovih tehnologiyah Kilkisni spivvidnoshennya mizh masoyu i energiyeyu U mizhnarodnij sistemi odinic SI vidnoshennya energiyi i masi E m virazhayetsya u dzhoulyah na kilogram i vono chiselno dorivnyuye kvadratu znachennya shvidkosti svitla c u metrah za sekundu E m c 299 792 458 m s 89 875 517 873 681 764 Dzh kg 9 0 1016 dzhouliv na kilogram Takim chinom 1 gram masi ekvivalentnij nastupnim znachennyam energiyi 89 9 teradzhouliv 89 9 TDzh 25 0 miljoniv kilovat godin 25 GVt god 21 500 000 000 kilokalorij 21 Tkav 21 5 kilotonn u trotilovomu ekvivalenti 21 kt U yadernij fizici chasto zastosovuyetsya znachennya vidnoshennya energiyi ta masi virazhene u megaelektronvoltah na atomnu odinicyu masi 931 494 MeV a o m Prikladi vzayemoperetvorennya energiyi spokoyu i kinetichnij energiyi Energiya spokoyu zdatna perehoditi u kinetichnu energiyu chastinok u rezultati yadernih ta himichnih reakcij yaksho u nih masa rechovini sho vstupila u reakciyu bilshe masi rechovini pislya reakciyi Prikladami takih reakcij ye Anigilyaciya pari chastinka antichastinka z utvorennyam dvoh fotoniv Napriklad pri anigilyaciyi elektrona ta pozitrona utvoryuyetsya dva gamma kvanti i energiya spokoyu pari povnistyu perehodit v energiyu fotoniv e e 2 g displaystyle e e rightarrow 2 gamma Termoyaderna reakciya sintezu atomu geliyu z protoniv i elektroniv u yakij riznicya mas geliyu i protoniv peretvoryuyetsya u kinetichnu energiyu geliyu i energiyu elektronnih nejtrino 2 e 4 p 2 4 H e 2 n e E k i n displaystyle 2e 4p rightarrow 2 4 mathrm He 2 nu e E mathrm kin Reakciya podilu yadra uranu 235 pri zitknenni z povilnim nejtronom Pri comu yadro dilitsya na dvi chastini z menshoyu sumarnoyu masoyu z vipuskannyam dvoh abo troh nejtroniv i zvilnennyam energiyi blizko 200 MeV sho stanovit blizko 1 vidsotka vid masi atoma uranu Priklad takoyi reakciyi 92 235 U 0 1 n 36 93 K r 56 140 B a 3 0 1 n displaystyle 92 235 mathrm U 0 1 n rightarrow 36 93 mathrm Kr 56 140 mathrm Ba 3 0 1 n Reakciya gorinnya metanu C H 4 2 O 2 C O 2 2 H 2 O displaystyle mathrm CH 4 2 mathrm O 2 rightarrow mathrm CO 2 2 mathrm H 2 mathrm O U cij reakciyi vidilyayetsya blizko 35 6 MDzh teplovoyi energiyi na kubichnij metr metanu sho stanovit blizko 10 10 vid jogo energiyi spokoyu Takim chinom u himichnih reakciyah peretvorennya energiyi spokoyu u kinetichnu energiyu znachno nizhche nizh u yadernih Vazhlivo vidznachiti sho u praktichnih zastosuvannyah peretvorennya energiyi spokoyu u energiyu viprominyuvannya ridko vidbuvayetsya zi stovidsotkovoyu efektivnistyu Teoretichno doskonalim peretvorennyam bulo b zitknennya materiyi z antimateriyeyu odnak u bilshosti vipadkiv zamist viprominyuvannya vinikayut pobichni produkti i vnaslidok cogo tilki duzhe mala kilkist energiyi spokoyu peretvoryuyetsya v energiyu viprominyuvannya Isnuyut takozh zvorotni procesi sho zbilshuyut energiyu spokoyu a otzhe i masu Napriklad pri nagrivanni tila zbilshuyetsya jogo vnutrishnya energiya u rezultati chogo zrostaye masa tila Inshij priklad zitknennya chastinok U podibnih reakciyah mozhut narodzhuvatisya novi chastinki masi yakih istotno bilshe nizh u vihidnih Dzherelom masi takih chastinok ye kinetichna energiya zitknennya Istoriya i pitannya prioritetuDzhozef Dzhon Tomson pershim sprobuvav pov yazati energiyu i masu Uyavlennya pro masu sho zalezhit vid shvidkosti i pro zv yazok mizh masoyu i energiyeyu pochalo formuvatisya she do poyavi specialnoyi teoriyi vidnosnosti Zokrema u sprobah uzgoditi rivnyannya Maksvella z rivnyannyami klasichnoyi mehaniki deyaki ideyi buli visunuti u stattyah Mikoli Umova Dzh Dzh Tomsona Olivera Gevisajda Maksa Abragama Gendrika Lorenca ta Anri Puankare Odnak tilki u Alberta Ejnshtejna cya zalezhnist universalna ne pov yazana z efirom i ne obmezhena elektrodinamikoyu Vvazhayetsya sho vpershe sproba pov yazati masu j energiyu bula zroblena v roboti Dzh Dzh Tomsona sho z yavilasya u roci Tomson u svoyij roboti vvodit ponyattya elektromagnitnoyi masi nazivayuchi tak vnesok sho privnosit v inertnu masu zaryadzhenogo tila elektromagnitne pole sho stvoryuyetsya cim tilom Ideya nayavnosti inerciyi u elektromagnitnogo polya prisutnya takozh i v roboti Gevisajda sho vijshla v 1889 roci Viyavleni u 1949 roci chernetki jogo rukopisiv vkazuyut na te sho des u cej zhe chas rozglyadayuchi zadachu pro poglinannya i viprominyuvannya svitla vin otrimuye spivvidnoshennya mizh masoyu i energiyeyu tila u viglyadi E m c 2 displaystyle E mc 2 U roci Anri Puankare opublikuvav robotu u yakij prijshov do visnovku sho svitlo yak perenosnik energiyi povinne mati masu yaka viznachayetsya virazom E v 2 displaystyle E v 2 de E energiya yaku perenosit svitlo v shvidkist perenosu Gendrik Anton Lorenc vkazuvav na zalezhnist masi tila vid jogo shvidkosti U robotah Maksa Abragama rik i Gendrika Lorenca rik bulo vpershe vstanovleno sho dlya ruhomogo tila ne mozhna vvesti yedinij koeficiyent proporcijnosti mizh jogo priskorennyam i siloyu sho diye na nogo Nimi buli vvedeni ponyattya pozdovzhnoyi i poperechnoyi mas Ci ponyattya za dopomogoyu drugogo zakonu Nyutona zastosovuvalis dlya opisu dinamiki chastki sho ruhayetsya zi shvidkistyu blizkoyi do shvidkosti svitla Tak Lorenc u svoyij roboti pisav Otzhe u procesah pri yakih vinikaye priskorennya u napryamku ruhu elektron povoditsya tak nibi vin maye masu m 1 displaystyle m 1 a pri priskorenni u napryamku perpendikulyarnomu do ruhu yak nibi volodiye masoyu m 2 displaystyle m 2 Velichinam m 1 displaystyle m 1 i m 2 displaystyle m 2 tomu zruchno dati nazvi pozdovzhnoyi i poperechnoyi elektromagnitnih mas Originalnij tekst angl Hence in phenomena in which there is an acceleration in the direction of motion the electron behaves as if it had a mass m 1 displaystyle m 1 those in which the acceleration is normal to the path as if the mass were m 2 displaystyle m 2 These quantities m 1 displaystyle m 1 and m 2 displaystyle m 2 may therefore properly be called the longitudinal and transverse electromagnetic masses of the electron Eksperimentalno zalezhnist inertnih vlastivostej til vid yih shvidkosti bula prodemonstrovana na pochatku XX stolittya u robotah Valtera Kaufmana 1902 rik i Alfreda Buherera rik U 1904 1905 rokah en u svoyij roboti prihodit do visnovku sho nayavnist u porozhnini viprominyuvannya viyavlyayetsya u tomu chisli i tak nibi masa porozhnini zbilshilasya Albert Ejnshtejn sformulyuvav princip ekvivalentnosti energiyi ta masi v najzagalnishomu viglyadi U roci z yavlyayetsya vidrazu cilij ryad osnovopolozhnih robit Alberta Ejnshtejna u tomu chisli i robota prisvyachena analizu zalezhnosti inertnih vlastivostej tila vid jogo energiyi Zokrema pri rozglyadi vipuskannya masivnim tilom dvoh kilkostej svitla u cij roboti vpershe vvoditsya ponyattya energiyi spokoyu tila i robitsya nastupnij visnovok Masa tila ye mira utrimannya energiyi u comu tili yaksho energiya zminyuyetsya na velichinu L to masa zminyuyetsya vidpovidno na velichinu L 9 1020 prichomu tut energiya vimiryuyetsya v ergah a masa v gramah Yaksho teoriya vidpovidaye faktam to viprominyuvannya perenosit inerciyu mizh viprominyuyuchimi i poglinayuchimi tilami Originalnij tekst nim Die Masse eines Korpers ist ein Mass fur dessen Energieinhalt andert sich die Energie um L so andert sich die Masse in demselben Sinne um L 9 1020 wenn die Energie in Erg und die Masse in Grammen gemessen wird Wenn die Theorie den Tatsachen entspricht so ubertragt die Strahlung tragheit zwischen den emittierenden und absorbierenden Korpern U roci Ejnshtejn vpershe govorit pro te sho zakon zberezhennya masi ye vsogo lishe okremim vipadkom zakonu zberezhennya energiyi U bilsh povnij miri princip ekvivalentnosti masi i energiyi buv sformulovanij Ejnshtejnom u roboti 1907 u yakij vin pishe sproshene pripushennya m V 2 displaystyle mu V 2 e0 ye odnochasno virazom principu ekvivalentnosti masi i energiyi Originalnij tekst nim dass die vereinfachende Festsetzung m V 2 displaystyle mu V 2 e0 zugleich der Ausdruck des Prinzipes der Aquivalenz von Masse und Energie ist Pid sproshenim pripushennyam tut mayetsya na uvazi vibir dovilnoyi postijnoyi u virazi dlya energiyi U bilsh dokladnij statti sho vijshla v tomu zh roci Ejnshtejn zauvazhuye sho energiya ye takozh i miroyu gravitacijnoyi vzayemodiyi til U vihodit robota Ejnshtejna prisvyachena gravitacijnomu vplivu masivnih til na svitlo U cij roboti yim pripisuyetsya fotonu inertna i gravitacijna masa sho dorivnyuye E c 2 displaystyle E c 2 i dlya velichini vidhilennya promenya svitla u poli tyazhinnya Soncya vivoditsya znachennya 0 83 dugovoyi sekundi sho u dva razi menshe pravilnogo znachennya otrimanogo nim zhe piznishe na osnovi rozvinutoyi zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Cikavo sho te zh same polovinne znachennya bulo otrimano en she u ale jogo robota zalishilasya nepomichenoyu Eksperimentalno ekvivalentnist masi i energiyi bulo vpershe prodemonstrovano u U Parizhi Iren ta Frederik Zholio Kyuri zrobili fotografiyu procesu peretvorennya kvanta svitla sho nese energiyu u dvi chastinki yaki mayut nenulovu masu Priblizno u toj zhe chas u Kembridzhi Dzhon Kokroft ta Ernest Tomas Sinton Volton sposterigali vidilennya energiyi pri dilenni atoma na dvi chastini sumarna masa yakih viyavilasya menshoyu nizh masa vihidnogo atoma Vpliv na kulturuZ momentu vidkrittya formula E m c 2 displaystyle E mc 2 stala odniyeyu z najvidomishih fizichnih formul i ye simvolom teoriyi vidnosnosti Nezvazhayuchi na te sho istorichno formula bula vpershe zaproponovana ne Albertom Ejnshtejnom zaraz vona asociyuyetsya viklyuchno z jogo im yam napriklad same cya formula bula vikoristana yak nazva televizijnoyi biografiyi vidomogo vchenogo sho vijshla u 2005 roci Populyarnosti formuli spriyalo shiroke vikoristannya populyarizatorami nauki kontrintuyitivnij visnovok sho masa tila zbilshuyetsya zi zbilshennyam jogo shvidkosti Krim togo z ciyeyu zh formuloyu asociyuyetsya potuzhnist atomnoyi energiyi Tak u 1946 roci zhurnal Time na obkladinci zobraziv Ejnshtejna na tli griba yadernogo vibuhu z formuloyu E m c 2 displaystyle E mc 2 na nomu Byust Ejnshtejna v avstralijskomu en Teoriya vidnosnosti odna z shesti skulptur v ansambli Walk of Ideas u BerliniDiv takozhSpecialna teoriya vidnosnosti Zagalna teoriya vidnosnostiPrimitkiEinstein A Uber das Relativitatsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen 8 lipnya 2012 nim Jahrbuch der Radioaktivitat 1907 Bd 4 S 411 462 Einstein A Berichtigung zu der Arbeit Uber das Relativitatsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen nim Jahrbuch der Radioaktivitat 1907 Bd 5 S 98 99 russkij perevod Ejnshtejn A O principe otnositelnosti i ego sledstviyah Teoriya otnositelnosti Izbrannye raboty Izhevsk NIC Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika 2000 S 83 135 ISBN 5 93972 002 1 Pauli V 41 Inerciya energii Teoriya otnositelnosti V L Ginzburg i 3 e izd M Nauka 1991 S 166 169 Biblioteka teoreticheskoj fiziki 17700 prim ISBN 5 02 014346 4 Ugarov V A Specialnaya teoriya otnositelnosti Moskva Nauka 1977 Okun L B Ponyatie massy Massa energiya otnositelnost Metodicheskie zametki UFN 1989 T 158 S 511 530 Okun L B Formula Ejnshtejna E0 mc2 Ne smeyotsya li Gospod Bog UFN 2008 T 178 S 541 555 Landau L D Lifshic E M Teoriya polya 2006 S 47 48 U nerelyativistskij mehanici strogo kazhuchi energiya viznachayetsya z tochnistyu do dovilnogo dodanka prote niyakogo konkretnogo fizichnogo sensu cej dodanok ne maye tomu vibirayetsya zazvichaj tak shob energiya spokoyu tila bula rivnoyu nulyu Landau L D Lifshic E M Teoriya polya 2006 S 46 Bergman P G Vvedenie v teoriyu otnositelnosti Introduction to the theory of relativity V L Ginzburg M Gosudarstvennoe izdatelstvo inostrannoj literatury 1947 S 131 133 Landau L D Lifshic E M Teoriya polya 2006 S 49 Barut A O Electrodynamics and classical theory of fields amp particles New York Dover Publications 1980 S 58 ISBN 0 486 64038 8 Ugarov V A Dopolnenie IV Specialnaya teoriya otnositelnosti Moskva Nauka 1977 R Fejnman Glava 15 Specialnaya teoriya otnositelnosti Fejnmanovskie lekcii po fizike Vypusk 1 Sovremennaya nauka o prirode Zakony mehaniki Vypusk 2 Prostranstvo Vremya Dvizhenie 6 e izd Librokom 2009 440 s ISBN 978 5 397 00892 1 div napriklad Sivuhin D V Optika 1980 S 671 673 Zagalnij kurs fiziki Obshij kurs fiziki M Nauka 1979 T I Mehanika 520 s V A Fok Massa i energiya UFN 1952 T 48 vip 2 S 161 165 V L Ginzburg Yu N Eroshenko Eshe raz o principe ekvivalentnosti UFN 1995 T 165 S 205 211 Landau L D Lifshic E M Teoriya polya 1988 S 349 361 I Yu Kobzarev L B Okun O masse fotona UFN 1968 T 95 S 131 137 USS Baindridge DLGN CGN 25 NavSource Online Cruiser Photo Archive NavSource Naval History Arhiv originalu za 25 sichnya 2012 Procitovano 27 veresnya 2010 Chernin A D Formula Ejnshtejna ros Tribuna UFN Pajs A Nauchnaya deyatelnost i zhizn Alberta Ejnshtejna M Nauka 1989 S 143 145 36500 prim ISBN 5 02 014028 7 Thomson J J On the electric and magnetic effects produced by the motion of electrified bodies angl Philosophical Magazine 1881 Vol 11 S 229 249 Heaviside O On the Electromagnetic Effects due to the Motion of Electrification through a Dielectric angl Philosophical Magazine 1889 Vol 27 S 324 339 Bolotovskij B M Oliver Hevisajd M Nauka 1985 254 s Klark A XVI Chelovek do Ejnshtejna Golos cherez okean M Svyaz 1964 236 s 20000 prim Poincare H La theorie de Lorentz et le principe de reaction fr Archives neerlandaises des sciences exactes et naturelles 1900 T 5 S 252 278 Abraham M Prinzipien der Dynamik des Elektrons nim Phys Z 1902 Bd 4 S 57 63 Abraham M Prinzipien der Dynamik des Elektrons nim en 1903 Bd 315 S 105 179 Lorentz H Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light angl Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences 1904 Vol 6 S 809 831 Kudryavcev 1971 s 39 Kaufmann W Die elektromagnetische Masse des Elektrons 14 bereznya 2012 nim Phys Z 1902 Bd 4 S 54 57 Bucherer A H On the principle of relativity and on the electromagnetic mass of the electron A Reply to Mr E Cunningham angl Philos Mag 1908 Vol 15 S 316 318 Bucherer A H Messungen an Becquerelstrahlen Die experimentelle Bestatigung der Lorentz Einsteinschen Theorie nim Phys Z 1908 Bd 9 S 755 762 Hasenohrl F Zur Theorie der Strahlung in bewegten Korpern nim 1904 Bd 15 320 S 344 370 Hasenohrl F Zur Theorie der Strahlung in bewegten Korpern Berichtigung nim 1905 Bd 16 321 S 589 592 Einstein A Ist die Tragheit eines Korpers von seinem Energieinhalt abhangig nim 1905 Bd 18 323 S 639 641 Kudryavcev 1971 s 51 Einstein A Das Prinzip von der Erhaltung der Schwerpunktsbewegung und die Tragheit der Energie nim 1906 Bd 20 S 627 633 Einstein A Uber die vom Relativitatsprinzip geforderte Tragheit der Energie nim 1907 Bd 23 328 S 371 384 Einstein A Uber den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes nim 1911 Bd 35 340 S 898 908 Einstein A Erklarung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitatstheorie nim Preussische Akademie der Wissenschaften Sitzungsberichte 1915 Bd 47 2 S 831 839 von Soldner J Ueber die Ablenkung eines Lichtstrals von seiner geradlinigen Bewegung durch die Attraktion eines Weltkorpers an welchem er nahe vorbei geht nim Astronomisches Jahrbuch fur das Jahr 1804 S 161 172 E mc anglijskoyu Arhiv originalu za 25 sichnya 2012 Procitovano 22 sichnya 2011 E mc na sajti IMDb angl Friedman A J Donley C C Einstein as Myth and Muse Cambridge Cambridge Univ Press 1985 S 154 155 224 s ISBN 9780521267205 Albert Einstein rosijskoyu Time magazine 1 iyulya 1946 Arhiv originalu za 25 sichnya 2012 Procitovano 30 sichnya 2011 PosilannyaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Formula Ejnshtejna Einstein Explains the Equivalence of Energy and Matter anglijskoyu Amerikanskij institut fiziki Arhiv originalu za 25 sichnya 2012 Procitovano 19 serpnya 2010 The Antimatter Calculator anglijskoyu Edward Muller s Homepage Arhiv originalu za 25 sichnya 2012 Procitovano 31 sichnya 2011 Storinka rukopisu Ejnshtejna 1912 roku iz rivnyannyam E mc anglijskoyu Arhiv originalu za 25 sichnya 2012 Procitovano 31 sichnya 2011 DzherelaThe Equivalence of Mass and Energy Entry in the Stanford Encyclopedia of Philosophy Living Reviews in Relativity An open access peer referred solely online physics journal publishing invited reviews covering all areas of relativity research A shortcut to E mc2 An easy to understand high school level derivation of the E mc2 formula Dzhemmer M Ponyatie massy v klassicheskoj i sovremennoj fizike M Progress 1967 255 s Okun L B Energy and mass in relativistic theory World Scientific 2009 311 s Glava tretya Reshenie problemy elektrodinamiki dvizhushihsya sred Istoriya fiziki T III Ot otkrytiya kvant do kvantovoj mehaniki M Prosveshenie 1971 S 36 57 23000 prim