Si la energía es solo una abstracción matemática, ¿cómo puede convertirse en masa que es muy física? (De acuerdo con [math] E = mc ^ 2 [/ math].)

Answer 1

Creo que estás malinterpretando la frase “la energía se puede convertir en masa de acuerdo con” E = mc ^ 2 “ . En la frase ” convertir “ no se usa como sinónimo de” negociar “ , como cuando le pregunto a un banco cajero, “Por favor, convierta este billete de $ 20 a euros”.

En cambio, la palabra “convertir” en esta oración se usa en el sentido de conversiones de unidades , como “Convierto 3 millas a 5 kilómetros” . ¡Totalmente diferente! El tipo de “conversión” en cuestión no es la transmutación de algo en otra cosa: la distancia fue de 3 millas todo el tiempo, y también fue de 5 kilómetros todo el tiempo. Aquí hay un ejemplo: una molécula de oxígeno tiene una masa en reposo de 5e-23 gramos, y tiene una energía de reposo de 5e-9 julios. Tiene ambas cosas al mismo tiempo, y de hecho son dos formas de describir la misma cosa, no hay transmutación de una de estas cosas en la otra.

De hecho, como la energía siempre se conserva , es imposible convertirla en algo que no sea energía .

Eso significa que una reacción nuclear no está convirtiendo la masa en energía , o al menos esa no es una buena manera de describirla. Está convirtiendo la energía del resto de los átomos de uranio en energía cinética. O incluso más específicamente, está convirtiendo la energía potencial asociada con las fuerzas nucleares (las fuerzas atractivas entre protones y neutrones) en energía cinética.

El otro aspecto de tu confusión es que estás pensando incorrectamente en “masa” como un sinónimo de “cantidad de materia” , de acuerdo con la fórmula

Masa = (número de átomos de hidrógeno) * (1 amu) + (número de átomos de helio) * (4 amu) +…

Puede recordar esta fórmula de la química de la escuela secundaria, pero esta fórmula no es correcta . Por lo general es casi correcto, tal vez 99.9999999% correcto, pero no es correcto. Si coloca una caja sellada en una escala de masa, el número en el dial le dice exactamente cuánta energía hay en la caja, dividido por c ^ 2. La energía puede ser la energía de reposo de los átomos en la caja, pero también puede ser cualquier otra forma de energía. El dial no le dice cuánta materia hay en la caja, sino cuánta energía.

Por lo tanto, si toma 1 kg de agua justo por encima del punto de congelación y lo calienta hasta justo por debajo del punto de ebullición (sin dejar que se escape ni se evapore), terminará con una masa de 1.000000000005 kg, debido a la temperatura extra térmica. ¡energía!

Answer 2

La masa no es ni más ni menos una abstracción que la energía. De hecho, durante bastante tiempo, los físicos trataron la masa como una cantidad secundaria y la fuerza como la cantidad primaria. La formulación original de Newton de las Tres Leyes no menciona la misa en absoluto.

La gente tiende a confundir la masa con la materia . La materia es masa que “ocupa espacio”; es decir, tiene alguna forma de repeler otras cosas en su vecindad. El término en realidad está menos definido que la masa y la energía. Es la suma de la masa más otras propiedades (espín, carga, hipercarga, color de quark, etc.). Estas son propiedades reales en el sentido de que están conservadas; Hay una cantidad total definida de ellos. La materia, por el contrario, no es una cantidad conservada: cuando dos fotones (generalmente no contabilizados como materia) se convierten en una partícula y una antipartícula, tiene dos nuevas partículas de materia donde antes existía cero.

Sin embargo, tienen la misma cantidad de energía. Si esa energía se cuenta como masa o energía es puramente una cuestión de perspectiva, es decir, literalmente relativa. Si estás en el mismo marco de referencia que las partículas, parecen estar en reposo y, por lo tanto, son todas “masa”. Si eliges un marco desde el que se mueven, parece que tienen más energía total, y algunas formulaciones de la física te animan a tratar esa energía como masa.

Pero la verdadera lección es que son realmente lo mismo. La cantidad de energía realmente se conserva de cualquier marco de referencia dado. Si esa energía es o no materia, que consideras “real” porque puedes tocarla (es decir, que retrocede), depende de la presencia de otros campos además de la masa en sí.

Answer 3

Ninguno es más o menos “real” que el otro.

Ciertamente, la masa se puede convertir en algo que se reconoce fácilmente como energía …

La conversión de energía en masa también es posible, pero más difícil y el resultado es menos evidente. Ver, por ejemplo, http://van.physics.illinois.edu/ …

Answer 4

El dinero es una abstracción, pero se puede usar para comprar (es decir, convertirlo) en alimentos. Una abstracción no es lo mismo que una ficción. Una abstracción es una forma simplificada de pensar acerca de un sistema más complejo y real.

La energía puede ser una abstracción, pero hay cosas y procesos físicos subyacentes que representa.

Answer 5

En realidad, la fórmula [math] E = mc ^ 2 [/ math] es incorrecta. Si lo que estás hablando es la masa en reposo, y considera una partícula libre, entonces la ecuación completa es [math] E ^ 2 = m ^ 2 c ^ 4 + p ^ 2 c ^ 2 [/ math]. En realidad, esto significa que cuando se solicita la conservación de la energía (lo que, según usted, sería algo abstracto matemático), debe tener en cuenta no solo los momentos (que es muy físico y es la energía cinemática) sino también la masa (que es una cosa muy física, ya que es una propiedad fundamental de la partícula y de hecho puede medirla). Ahora bien, si opta por la mecánica cuántica, las definiciones de masa pueden no ser las mismas que se esperan en términos clásicos, pero, de todos modos, ¿quién sabe qué es física y qué es la abstracción matemática en la mecánica cuántica?

Answer 6

La energía no es una abstracción. Las ecuaciones que describen la relación entre materia y energía son una abstracción de esa relación. Así como la Teoría de la Evolución no es Evolución, sino simplemente una descripción de ella.

Answer 7

La premisa de la pregunta es incorrecta. De ninguna manera la “energía es solo una abstracción matemática”. Tampoco la masa. Sin embargo, ambos son abstracciones, así como la noción de ‘árbol’ qua árbol es una abstracción.

Answer 8

¿Quién dice que la energía es solo una abstracción matemática? Es muy real y la matemática subyacente es solo una herramienta para ayudarnos a cuantificarla. ¡Eso es! Ahora que lo hemos sacado del camino, examinemos lo que realmente significa la famosa ecuación de Einstein [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]. Dice que la materia y la energía son estados diferentes de la misma sustancia. Piense en ello como un cambio de fase, por ejemplo, cómo se puede convertir el agua entre un estado líquido (o estado sólido) y un estado gaseoso. El estado gaseoso requiere que se agregue energía (en forma de calor), mientras que el estado líquido requiere una pérdida de energía. Dado que ese es el caso, ¿podemos decir que la materia es esencialmente energía condensada? Creo que la mayoría de los físicos estarían de acuerdo con esto.

Answer 9

La masa es también una acción matemática.

Answer 10

Permítame intentar una analogía, aunque no es una explicación precisa, pero todo lo que estoy intentando aquí es explicar esto … Para obtener una descripción precisa, consulte la respuesta de Joshua Engel.

Tomemos, por ejemplo, los vapores de hielo y agua, mientras que ambos son químicamente iguales, las propiedades físicas varían. Mientras que el hielo es sólido, los vapores de agua son la forma gaseosa del agua. Algo similar es la masa, que es una forma manifestada de energía.
Si bien ambos son solo energía (o masa), pueden convertirse uno en el otro, o por así decirlo, son lo mismo que tales.

Espero que esto tenga algún sentido.

Answer 11

La inercia y el impulso están estrechamente relacionados. Un fotón lleva el impulso pero no tiene una masa invariante. Pero un fotón con energía E tiene un impulso E / c y tiene una masa inercial E / c ^ 2 que es igual a su masa gravitacional E / c ^ 2. Si un fotón se moviera en un círculo cerrado para formar una partícula en reposo, este fotón circular tendría todavía una masa inercial E / c ^ 2 y en este caso su masa inercial se llamaría masa invariante de la partícula en reposo m = E / c ^ 2. Pero, ¿puede un fotón viajar en un círculo para formar una partícula en reposo con una masa invariante? Aquí hay una posibilidad:

Una partícula cargada como el electrón con energía de reposo Eo = 0.511 MeV (millones de voltios de electrones) se puede modelar como un fotón cargado en espín de 1/2 con un momento lineal circular p = Eo / c. Usando la Segunda ley de movimiento de Newton F = dp / dt = ma, la tasa de tiempo de cambio dp / dt de este momento del fotón cargado circularmente, cuando se divide por la aceleración centrípeta A del fotón cargado circularmente, da la masa inercial m = (dp / dt) / A = Eo / c ^ 2 del fotón cargado en circuito y, por lo tanto, la masa inercial m = Eo / c ^ 2 de la partícula como el electrón modelado. Así que la ecuación de Einstein Eo = mc ^ 2 para una partícula en reposo como un electrón con energía de reposo Eo se deriva para este modelo de partícula sin usar la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Answer 12

La energía no es “sólo una abstracción matemática”. Es un fenómeno muy real del mundo físico y tiene efectos muy reales sobre la materia.

Answer 13

La masa también es abstracción matemática. En la física cuántica, la masa es solo un parámetro.