Как правильно назвать «массу», увеличивающуюся при нагревании?

Термин « релятивистская масса » заменен, и во многих ответах на этом сайте часто говорится, что термин « масса» следует использовать только для массы покоя (/ инвариантной) .

Джон Ренни объясняет, что:

... но вам нужно четко понимать, что релятивистская масса - это вычислительное устройство , и это не означает, что масса меняется. С золотом ничего не происходит. Если я буду сидеть у золота, пока вы мчитесь на своем космическом корабле, я не увижу, что с ним ничего не случится.

Но он добавляет, что:

ключевой момент. Когда мы нагреем золото, все наблюдатели, независимо от их скорости, согласятся, что золото изменилось, потому что мы все видим, как оно поглощает свет ИК-лампы.

Итак, предполагается, что масса золота действительно изменилась, так ли это? Если это так, то помимо массы покоя есть еще что-то, но Джон Ренни не уточняет, как изменилось золото, и если нам позволено называть увеличившуюся массу объекта , то, возможно, термальная масса является правильным термином? Если это масса, то чем она отличается от массы электрона?

Вы случайно не знаете, существуют ли какие-либо теории, объясняющие, что происходит на самом деле: как меняется золото и увеличивается его «масса»?

Ответы (1)

Предположим, мы рассматриваем один атом золота. Он имеет некоторую массу м , и есть соответствующая энергия, определяемая знаменитым уравнением Эйнштейна:

Е "=" м с 2

Но атом золота может поглощать энергию и переходить в возбужденное состояние. Он может это делать, потому что у него есть внутренняя структура, то есть электроны, окружающие ядро, и он может поглощать энергию, перестраивая свои электроны. Но предположим, что он поглощает некоторую дополнительную энергию Δ Е тогда его полная энергия увеличилась, и уравнение (1) говорит нам, что масса также должна увеличиться:

Е + Δ Е "=" м с 2

где м - (увеличенная) масса возбужденного состояния.

А это значит, что масса атома золота непостоянна. Чтобы указать массу, мы также должны сказать, находится ли атом золота в возбужденном состоянии или нет. На практике, когда мы говорим о массе атома золота, мы имеем в виду массу атома золота в его основном состоянии ( 3.92484812 × 10 24 кг согласно Википедии ).

Если вместо атома золота рассматривать элементарную частицу, такую ​​как электрон, то у него нет внутренней структуры, поэтому он не может поглощать энергию, как атом. Это означает, что энергия покоящегося электрона имеет постоянное значение и не может измениться, как может измениться энергия атома. Итак, масса электрона:

м е "=" Е электрон с 2

является универсальной константой. Это то, что мы называем массой покоя или инвариантной массой электрона.

Строго говоря, мы не можем говорить о массе покоя атома золота или чего-то еще, что не является элементарной частицей, без предоставления дополнительной информации, например, массы покоя атома золота в его основном состоянии . На практике мы ленивы и используем термин « масса покоя» для составных систем и просто предполагаем, что все знают, что мы имеем в виду основное состояние .

Не существует определенного термина для массы составной системы в возбужденном состоянии — мы просто используем термин масса .

Новичкам в теории относительности кажется странным, что масса может изменяться, но это одна из особенностей теории относительности, к которой нужно просто привыкнуть. Уравнение массы-энергии Эйнштейна — это не просто математическая игрушка, и масса покоя релятивистских систем может зависеть и зависит от их энергии.

@ user157860: Все, что выше, находится в центре масс , поэтому средняя скорость системы в целом равна нулю. Отдельные части системы будут иметь ненулевые кинетическую и потенциальную энергии, и обе они дают вклад в гравитационную массу.
@ user157860: Энергию можно превратить в массу и наоборот — БАК делает это постоянно. См., например, мой ответ на вопрос «Что мешает массе превратиться в энергию?» .
@user157860 user157860: масса любой взаимодействующей системы, как кусок золота, это не просто сумма масс ее компонентов. Это масса компонентов плюс чистая энергия взаимодействия этих компонентов. Эта энергия взаимодействия представляет собой сумму (положительной) кинетической энергии и (отрицательной) потенциальной энергии. Когда вы нагреваете кусок золота, вы делаете кинетическую энергию атомов золота более положительной, а потенциальную энергию менее отрицательной. Оба они увеличивают массу.