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◆エネルギーと質量は「等価」な「別物」です。

 エネルギーと質量は「等価」な「別物」です。

エネルギーと質量はE=mc2の式で「等価」です。

でもそれはエネルギーが質量だと言っている訳ではありません。

例えば仮に銀1グラムが60円と「等価」であっても銀はお金ではないし、お金は銀ではありません。
銀2gで自動販売機の缶コーヒーを買うことはできません。
銀1kグラムと「等価」な1万円札6枚を持っていても、それで電子回路を繋ぐといったことはできません。

質量をエネルギーの「固まったもの」と見做すことは出来ますが、質量となったものはもはやエネルギーとしての性質は持ちませんし、質量がエネルギーとして解き放たれればもはや質量としての性質はもちません。 すなわち、変換されうる別物なのです。

光はエネルギーですが、質量は持ちません。光のエネルギーは物質の運動による質量増加をもたらすことはできます。しかしそれは光の質量が物質に移ったのではありません。どんなに強い光であっても質量は持ちません。

エネルギーは速度になる

運動エネルギーは質量と速度を用いた式E=(m*v2)/2で表されます。

運動している物体にエネルギーを加えると加速されます。つまり「エネルギー」は「速度の増加」になるのです。

光速に近づくとエネルギーは質量になる

物体が光速に近づくと、速度は上がり辛くなります。つぎ込んだエネルギーに見合うだけの速度の増加は得られなくなるのです。

エネルギーは消えたのでしょうか?
違います。エネルギーは速度を増加できない分「質量を増加」させているのです、

極限ではE=mc2となる

極限では追加したエネルギーによる速度増加は0で全てが質量になります。

静止質量は?

運動エネルギーの観点では静止質量と速度依存質量の区別はありません。
即ち静止質量もE=mc2と見做せるのです。

ある質量の物質を質量を運動エネルギーに変えながら加速したとすると、質量0になった時点で光速に達します。
(ロケットのように質量を後方に投げ捨てながらその反作用で残りを加速するのではなく、質量が全てエネルギーになる点に留意してください)

質量ゼロのエネルギー体があったとしてエネルギーが徐々に質量に変わりながら速度を落とせば静止状態になったときに、 m=E/(c2)の静止質量を持つことになります。

何故エネルギーは速度と等価でなく質量と等価なのか

エネルギーが速度に変わるのは不定の質量mを介してです。

これに対しエネルギーが質量に変わるのはCという定数を介してです。定数を介すので「等価」ということができるのです。

 そもそも次元が違う

エネルギーと質量はそもそも次元が異なります。

物理量次元
質量M
エネルギーML2T-2
距離L
時間T
速度LT-1

次元の異なるものが次元付きの定数(C2 : L2T-2)を介して変換/換算できることは驚くべきことではありますが、あくまで変換/換算できる(つまり等価)というだけです。

 換算できることと変換できることは全く別

例えば鉄1kgは9.00×1016Jのエネルギーに「換算」できますが、そのエネルギーに「変換」することは現実には不可能です。
質量からエネルギーへの「変換」は核融合/核分裂などにより元の物質より軽いものに変わるときに起こります。とはいえ「鉄の質量」を「エネルギー」に「変換」は出来ません。
もちろん物体の衝突などにより速度を失う場合極微小とは言え質量も失い、速度消失分と合わせエネルギーに変わりますが理屈上といったものです。

粒子加速器により得られる高輻射エネルギーから静止質量を持つ物質の対生成ができます。エネルギーが静止質量に変換されています。しかし容易に連続的に起こせるものではありません。
対生成が出来るといっても質量を持つ粒子を衝突させ、対消滅を起こすと、そのすぐ脇で対生成が起こり別の粒子が発生するという形でしか実現できていません。
質量の無い空間に高エネルギーX線を照射して質量を生み出すといったことは出来ていないのです。

純粋なエネルギーが質量を持つ粒子の介在なしに対生成により質量に変換するという事象は宇宙の初期の段階でしかほぼ起こっていません。
半面質量は核融合や重力集中によるエネルギー解放によりどんどんとエネルギーに「変換」されています。
(妄想:空間を縮める質量は減り続け、空間を押し広げるエネルギーは増え続けています。暗黒エネルギーなど不要です。宇宙はポンと投げたように初期値だけで広がるのではなく、どんどんとエネルギーを生み出しながら加速的に広がるのです。)

時々物質の質量が少しの静止質量と運動エネルギーによる質量からなりたっているという説が出ます。
完璧な誤り、というより誤魔化しです。これらの説は物質の質量の一部を運動エネルギーに「換算」しているだけです。
運動エネルギーが特定され、質量が得られるとしているのではなく、逆に計測した質量を「換算」し内部構成要素の運動だとしているに過ぎません。
くれぐれも騙されないよう。

 補足:運動エネルギーは系による

 補足:運動に伴う質量増加は系による

 補足(とても怪しい):静止質量と運動による質量増加と重力

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