Почему E=mc2E=mc2E = mc^2 не противоречит принципу сохранения массы?

Это правда, это нарушает закон сохранения массы. Этот принцип сохранения массы был установлен до того, как Эйнштейн показал свое знаменитое уравнение$E=mc^2$. Итак, сегодня мы говорим, что в замкнутой системе масса-энергия сохраняется. То есть сумма массы и энергии в замкнутой системе постоянна. (Если вам все еще нравится думать о сохранении массы, то думайте, что масса и энергия эквивалентны, и, следовательно, если вы говорите, что масса, которая эквивалентна энергии, сохраняется, тогда принцип остается в силе). И также неправда, что вы не можете превратить атомы в чистую энергию, вы можете это сделать . Вы просто сталкиваете их с равной массой антиматерии. Поскольку почти все вокруг состоит из материи, то понятно, что на практике очень трудно превратить атомы в чистую энергию.

Принцип сохранения массы отсутствует . Масса примерно сохраняется в химических реакциях, в контексте замечания.

На самом деле, лучший способ сформулировать идею, которую говорящий пытается передать в химии, — это сформулировать ее стехиометрически: число атомов всех без исключения элементарных частиц, составляющих реагенты и продукты реакции, не меняется в ходе химической реакции. Если у вас есть 20 атомов водорода и 10 атомов кислорода (составляющих десять молекул водорода и пять молекул кислорода) до их реакции, и они соединяются, образуя воду, то после реакции у вас все еще есть 20 атомов водорода и 10 атомов кислорода, только они находятся в 10 молекулы воды.

За сто лет, прошедших с тех пор, как наука считала, что масса сохраняется, масса становилась все менее и менее важным понятием в физике. Масса теперь имеет только одно строгое применение в физике как понятие массы покоя :

1. Остальная масса $m_0$системы равна полной энергии этой системы, измеренной из системы отсчета, покоящейся относительно системы (в натуральных единицах - в единицах СИ имеем$E = m_0\,c^2$). «В покое» означает, что полный импульс системы равен нулю в этой системе отсчета;
2. второй закон Ньютона становится$\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{P}}{\mathrm{d}\,t}= \frac{\mathrm{d}(m_0\,\mathbf{u})}{\mathrm{d}\,t}$, где$\mathbf{F}$четыре силы и$\mathbf{u}$четыре скорости .

Но даже масса покоя не сохраняется и не является линейно-аддитивной для составных систем. Например, два фотона, каждый из которых имеет энергию$E$двигаясь в противоположных направлениях относительно нашей системы отсчета, каждая из них имеет нулевую массу покоя. Но система в целом, исходя из системы отсчета, в которой они имеют равные импульсы (которая оказывается нашей), имеет массу покоя$2\,E/c^2$.

Для повседневных систем, в которых происходят химические реакции, сохранение и линейная аддитивность для составных систем являются хорошими приближенными свойствами понятия массы.

Ядерные реакции полностью меняют эту идею. Обычно продукты экзотермической ядерной реакции имеют дефицит массы в несколько процентов по сравнению с реагентами. Даже в химических реакциях есть различия между массами реагентов и продуктов, но эти различия ничтожны.

Масса только кажется постоянной, потому что, если система значительно изменяет свою массу покоя, высвобождая/принимая количество энергии, которое намного больше, чем мы видим в повседневном мире.