//////

Miesięczne archiwum: Kwiecień 2013

DALSZE KONSEKWENCJE

Pociąga to za sobą dalsze konsekwencje. Jeśli część masy poruszającego się ciała jest energią, dlaczego nie miałaby być nią cała masa? Co powstrzymuje nas przed wprowadzeniem cał­kowitej energii cząstki E, gdzie E — mc2, zło­żonej z jej energii kinetycznej (m—m0) c2 i no­wego rodzaju energii — energii tkwiącej w cząstce, równej ra0c2, a nazwanej energią ma­sy spoczynkowej? Nie Widać przeszkód. Aby jednak energia masy spoczynkowej miała jaki­kolwiek sens fizyczny, musi być zdolna do przekształcania się w inne formy energii pod­czas tych czy innych oddziaływań. Poza wszyst­kim, energia jest pojęciem użytecznym tylko w opisie sposobu zachodzenia procesów fizycz­nych we wszechświecie.

PROCESY W PRZYRODZIE

Czy są takie procesy, w których energia masy spoczynkowej prze­kształca się w inne rodzaje energii? Takie pro­cesy rzeczywiście w przyrodzie występują . Elektrony i pozytony mogą anihilować (unicestwiać się) wzajemnie, przekształcając energię mas spoczynkowych całkowicie w ener­gię elektromagnetyczną w postaci promienio­wania gamma. W bombie atomowej masa w sposób wybuchowy przekształca się w ener­gię kinetyczną. Synteza dwóch jąder deuteru (ciężkiego wodoru) w jądro helu wyzwala ogromną ilość energii, bezpośrednio zależną od różnicy ich mas spoczynkowych. Tak więc energia masy spoczynkowej jest rzeczywistą 1 fizyczną wielkością.

ENERGIA I MASA

Energia i masa są w istocie tym 1 samym. Einsteinowskie równanie E = mc2 wy­raża jedną z najbardziej fundamentalnych relacji zachodzących w przyrodzie.Na szczęście nie potrzeba zmieniać pojmo- \ wania pędu jako iloczynu masy i prędkości j pod warunkiem, że masa jest masą rosnącą i w miarę wzrostu prędkości. Zasady zachowania energii i pędu nie tracą ważności. Nie musimy też zmieniać naszego sposobu pojmowania siły pod warunkiem, że zdefiniujemy ją nie jako iloczyn masy i przyspieszenia, lecz jako tempo zmiany pędu w miarę upływu czasu, * Istotną korzyścią, jaką odnosimy z badań nad prędko poruszającymi się rzeczami, jest utrwalenie naszego przekonania o istnieniu ścisłego zwią­zku między masą i energią.

ANALIZA PROSTYCH ODDZIAŁYWAŃ

Rodzi to nowe py­tania i otwiera drogę przed nowymi rozważa­niami. Na przykład jeśli energia jest związiana z masą cząstki, to czy możliwe jest przypisanie masy energii potencjalnej pola lub energii pro­mieniowania elektromagnetycznego? Będzie to przedmiotem rozważań w następnym roz­dziale. Analizując proste oddziaływania grawitacyj­ne i elektromagnetyczne, doszliśmy do ważnych pojęć energii i pędu. Zamknijmy ten rozdział skomentowaniem pewnych stosunków liczbo­wych. Stosunek siły przyciągania elektrosta­tycznego do siły przyciągania grawitacyjnego dla protonu i elektronu jest rzędu 1040. Jest to liczba przeogromna, ale skądinąd dobrze nam znana.

ZBIEG OKOLICZNOŚCI

Stosunek długości promienia wszechświata do komptonowskiej długości fali protonu jest także rzędu 1040, a  oceniliśmy stosunek wieku wszechświata do czasu życia jądra znów jako rzędu 1040. Czy jest to zbieg okoliczności, czy też ma to ważne znaczenie? Jakkolwiek by było — a wielu fi­zyków, w szczególności Eddington, nie ma ża­dnej wątpliwości, że prawdą jest to ostatnie — liczba ta pojawia się znów jako bezwymiarowa wielkość utworzona z następujących stałych uniwersalnych: G— stałej grawitacyjnej, mp — masy protonu, h — stałej Plancka podzielanej przez 2it i c — prędkości światła w próżni; mianowicie jest nią hdGm2p.

SWOBODA

Dokonując pomiaru, w praktyce zawsze po­pełnia się błąd. Nie można go uniknąć — ten błąd powinien być uwzględniany w oblicze­niach i dodany do wyniku pomiaru jako miara jego dokładności. Wyposażenie naszych labora­toriów jest nadal zbyt toporne, a nasza kontro­la warunków, w jakich przeprowadzamy eks­peryment, nadal niedostateczna. Dzięki udosko­nalaniu techniki pomiarów, wprowadzaniu no­wych metod i wykorzystywaniu świeżo zdoby­tej wiedzy ciągle zmniejszamy błędy w pomia­rach, rośnie więc ich dokładność. Jak daleki może być postęp w tej dziedzinie? Czy może­my ten proces w zasadzie dowolnie daleko ekstrapolować?  Czy wolno nam przyjąć, że wiel­kości mogą być wyznaczone z błędem zerowym? Tak — taką odpowiedź daje fizyka klasyczna. Nie, trzeba za to zapłacić gdzie indziej — za­strzega mechanika kwantowa.