Включает ли энергия массы покоя потенциальную энергию частицы?

Потенциальная энергия (насколько я изучал - т.е. в основном классическая физика) зависит от уровня отсчета, так как ее абсолютная величина не может быть рассчитана. Поэтому он может быть и отрицательным. Недавно в классе меня учили эквивалентности массы и энергии в контексте дефекта массы, возникающего из-за энергии связи ядра. Мой вопрос заключается в том, включает ли энергия массы покоя также и потенциальную энергию частицы. Если да, то его значение должно зависеть от опорного уровня потенциальной энергии. Поскольку это дается Е "=" м с 2 , масса покоя должна зависеть от исходного уровня. Но это, кажется, не имеет смысла. А когда потенциальная энергия становится отрицательной, то же самое должна делать и масса покоя. Это снова кажется странным.

Если она не включает потенциальную энергию, то почему ядерная потенциальная энергия проявляется как дефект массы? Не должно, если энергия массы покоя не связана с потенциальной энергией.

теперь я понимаю, что Е "=" м с 2 не включает потенциальную энергию. Как насчет энергии связи ядра, как было задано выше?
Имейте в виду, что m в E=mc^2 НЕ является массой покоя. Это релятивистская масса, которая указывает, как частица будет реагировать, например, на внешнюю силу. Его масса покоя указана в формуле ответа @Timaeus.

Ответы (1)

Масса - это число, которое количественно относится к тому, как уравновешиваются энергия и импульс, например

Е "=" ( с | п | ) 2 + ( м с 2 ) 2

И масса системы не есть сумма масс частей.

А у частиц нет потенциальной энергии, у систем есть. Рассмотрим две массивные частицы массы м на расстоянии d друг от друга существует некоторая потенциальная энергия U "=" г м 2 / г 2 но связать его с системой имеет смысл только для того, чтобы случайно не выбрать частицу и не связать ее с ней. И потенциальная энергия в любом случае предназначена только для ньютоновской физики.

Так почему же атом водорода в основном состоянии имеет меньшую массу, чем сумма масс электрона и протона? Потому что в своей собственной системе у него нет импульса, но у него меньше энергии. Откуда мы знаем, что у него меньше энергии? Потому что он отдавал энергию, когда был связан. И для того, чтобы стать свободным, требуется дополнительная энергия.

Таким образом, масса системы — это не масса сложенных частей. Это просто параметр, который делает Е "=" ( с | п | ) 2 + ( м с 2 ) 2 работа, вы можете даже написать это как Е 2 ( с | п | ) 2 "=" ( м с 2 ) 2 . И тогда для массы системы вы используете энергию системы и импульс системы, а не сложенную массу частей.

Я понимаю, что вы имеете в виду, говоря, что масса системы не является массой сложенных компонентов.

И имейте в виду, что это для специальной теории относительности.

Но всегда ли происходит изменение массы системы при изменении ее потенциальной энергии?

А в специальной теории относительности потенциальная энергия не имеет смысла. Когда происходит обмен энергией, это должно происходить в одно и то же время и где, потому что иначе, если бы энергия исчезала в одном месте и появлялась в другом месте, то в какой-то системе отсчета она не сохранялась бы.

Например, когда электрон отрывается от своего атома или когда изменяется расстояние между двумя зарядами?

Так, например, работа над электрически заряженными объектами заключается в том, что заряженные объекты обладают кинетической энергией, импульсом и энергией покоя, а электромагнитные поля имеют собственную энергию поля и импульс поля. А с заряженными объектами происходит то, что они двигаются. И что происходит с полями, так это то, что они эволюционируют. А в областях, где нет заряда, энергия поля просто движется законсервированным образом. А в областях, где нет ни заряда, ни тока, импульс поля просто движется законсервированным образом. Но в местах с зарядом поле теряет энергию поля, когда заряд получает кинетическую энергию, и поле получает энергию поля, когда заряд теряет кинетическую энергию. А в местах с зарядом и/или током поле и заряды могут обмениваться импульсами, так что общий импульс сохраняется.

Итак, в классическом электромагнетизме нет потенциальной энергии. Если вы хотите увидеть, что происходит в уравнении Шредингера, вам нужно узнать разницу между каноническим импульсом (который является третьим типом импульса, на самом деле не связанным с механическим импульсом зарядов или полевым импульсом полей) и кинетическим импульсом, и как выбор датчика влияет на фазу волновой функции заряженного объекта. Вся физика связана с фазой и датчиком вместе в том смысле, что именно их отношения несут всю информацию.

Но мое описание ранее в порядке. У атома меньше энергии, потому что для его ионизации требуется энергия, а я отдал энергию, когда он перешел в основное состояние.

В лагранжиане есть что-то похожее на потенциал, но он зависит от калибровки, а член в лагранжиане имеет единицы энергии, но на самом деле это именно то, что им нужно, чтобы дать уравнения Эйлера-Лагранжа, которые соответствуют тому, что мы видим. .

Я понимаю, что вы имеете в виду, говоря, что масса системы не является массой сложенных компонентов. Но всегда ли происходит изменение массы системы при изменении ее потенциальной энергии? Например, когда электрон отрывается от своего атома или когда изменяется расстояние между двумя зарядами?
@Чарльз отредактировано.