物質-エネルギー変換

私たちの宇宙が想起させることができるより興味深いトリックの一つは、物質とエネルギーの間の変換です。 あなたが光のフラッシュを見るたびに、それを放出したオブジェクトは、わずかに軽くなって、その質量のほんの一部を失います。 同様に、物体が光を吸収すると、それは少量の質量を得る。
この現象は物質-エネルギー変換として知られています。 これは、核内の陽子と中性子の核融合と分裂に殻間の電子の動きから、すべてのレベルで動作します。 そのようなことが起こる可能性があることは、その表面には、可視光のような電磁波は、日常の物体が構成されている硬い物質と共通点がないように

E=mc2?

E=mc2?物質とエネルギーの間の変換の程度は、有名な相対論的エネルギー方程式E=mc2によって支配されます。

物質とエネルギーの間の変換の程度は、有名な相対論的エネルギー方程式E=mc2によって支配されます。 本質的に、この方程式は、与えられた量の質量で利用可能なエネルギーの総量(質量が完全にエネルギーに変換できる場合)は、質量に光の速度の2乗を乗
この式は特殊相対性理論(SR)式の応用を用いて導出することができる。 あなたがここのような多くのサイトでそれを見ることができるように私は派生を除外します。
この時点でいくつかのアラームが鳴ることがあります。 この本の初期の章では、私はSR理論に固有の多くの問題を強調しました。 これらの異議が真であるならば、それはこのエネルギー方程式が不完全であることを意味するのでしょうか? 今のところその質問を脇に置いて、回心のプロセスを調査しましょう。

ボーアの水素原子

原子軌道に関する以前の章では、水素原子のボーアモデルを見ました。 このモデルでは、電子は核から一定の距離でのみ軌道を周回し、軌道間をジャンプすることができます。 電子が高い軌道から低い軌道(すなわち核に近い軌道)にジャンプすると、特定の周波数の光子を放出する。
物質-エネルギー変換原理は、この光子が放出されるとき、エネルギーが生成されているので、原子の質量が減少しなければならないことを示しています。 これは興味深い質問を提起します。 その質量が減少した場合、原子のどの部分がそれを失ったのですか?
水素原子の唯一の部分は陽子と電子です。 陽子や電子は失われますか? 電子は(固定軌道で)殻の間を移動している物体であるため、おそらく質量を失うのはこれです。 悲しいかな、これはジレンマを作成します。
ボーアは、電子がどの殻の間を移動したかに基づいて周波数を正確に予測する方程式を持っています。 それはこの形式です:

f=\frac{2\pi^2k^2e^4m}{h^3}\left(\frac{1}{n_1{}^2}-\frac{1}{n_2{}^2}\right)

ここで、fは周波数、kはクーロン定数、eは電子電荷、hはプランク定数、n1n2は、間を移動するシェルの整数値です。
電子質量を表すこの式のmに注意してください。 その質量が変化している場合、計算された周波数は異なるでしょう。 しかし、この方程式が周波数を正しく予測することを考慮すると、その質量は変化しないことを示しています。 結局のところ、質量の減少は確かにその軌道挙動を変えるでしょう。
だから電子が質量を失っていないなら、陽子はどうですか? それがはるかに重いので見ると、陽子は確かにかなり失う余裕があります。 しかし、私たちが知る限り、陽子は殻間の電子の遷移に関与していません。 だから、陽子が何かを失うべきであることは奇妙に思えます。
しかし、エネルギーを放出する化学反応や核反応が材料をより軽くする原因となるという事実は否定できない。 これはどうしてでしょうか? 私たちは、関与する可能性のあるメカニズムをより深く見てする必要があります。

質量の理解

質量損失がどのように発生する可能性があるかを決定するには、質問を考えてみましょう。
質量とは何ですか?
質量とは何ですか?
質量とは何ですか?

それは難しいものです。 それでは言い換えましょう:
質量をどのように測定するのですか?
それは簡単だ 基本的には2つの方法があります:1つは重力によるものであり、もう1つは慣性によるものです。 質量を測定するために重力を使用すると、ばねスケールのようなスケールに質量を入れて、そのばねの伸びに基づいて力を測定することが含まれます。 慣性を使用するには、既知の力を質量に適用し、加速度の速度を測定する必要があります。
実際的には重力はより簡単な選択肢です。 しかし、重力の問題は、測定が重力場によって変化することである。 例えば、春のスケールは、月に乗っている間に六分の一の質量を示し、周回衛星に乗っている間はゼロになります。 慣性ベースの測定にはこの問題はなく、どこでも同じ結果が得られます。 それでは、慣性ベースの測定に焦点を当て、後で重力の側面を残してみましょう。
今非常に重要な質問のために:
軌道間を移動する電子のプロセスについての何かが慣性ベースの測定がより少ない質量値を登録する原因となった

ニュートンの理解

物体の運動はニュートンの運動の法則によって支配されています。 これらの法則には、運動量とエネルギー保存の原則が含まれています。 私達は行為のこれらの主義をどこでも見る;それらは常に働き、私達にそれらを疑う理由がない。
もう一つの原理は、力の平衡です。 あなたがオブジェクトに対して押すと、それは常に反対方向に等しい量の力で”押し戻されます”。 平均的な人は、これを“すべての行動に対して、等しく反対の反応がある”と知っています。 反力が常に同じ瞬間に押し戻されるので、「等しいと反対」に「同時」を追加することができます。
それか?
あなたが何かに対して押すとき、あなたは実際にそれを直接押していません。 例えばドアを閉めるのにあなたの手を使用するときあなたの手は実際にドアに触れない。 代わりに、あなたの手の外層の原子を取り囲む電子は、ドアの表面の電子に非常に近づいてきます。 この時点で、電子層は互いに押し合い、あなたの手とドアを離れさせます。
あなたが感じる力は本当に静電気の反発だけです。 電子は等しい量の力で互いに反発し、これは「等しいと反対の」効果を与える。
今ここでそれが面白くなるところです。 私たちは、荷電粒子が互いに直接押し合うことはないことを知っています。 代わりに、各粒子はフィールドを生成し、そのフィールドは他の粒子と相互作用します。 光速:我々はまた、フィールドが限られた速度で移動することを知っています。 したがって、ある粒子が移動し、別の粒子が応答するときの間には短い遅延があります。

時間と運動の研究

遅延応答の結果を理解するために、荷電粒子を含む簡単な状況を研究しましょう。 以下を参照。上の図では、2つの正に荷電した粒子が一定の距離離れて保持されています。

上の図では、2つの正に荷電した粒子が一定の距離離れて保持されています。 左の粒子と右の粒子を粒子1と2と呼び、それぞれ青と緑に着色します。 簡単にするために、それぞれの電荷は1(任意の単位)、質量は1であり、距離は1で区切られていると言います。 彼らはまだ立っていて、所定の位置に保持されており、それぞれが1ニュートンの反対の力を経験しています。
光の速度を毎秒1単位距離とすると、フィールドが粒子間を通信するのに1秒かかることを意味します。 時間はt-マイナス1秒になりました。 私たちは、静的フィールドがお互いに到達するための時間を可能にするために、この位置に粒子を1秒間保持します。
t=0秒で両方の粒子を放出します。 私たちは、粒子2(右側)に粒子1に向かって鋭いナッジを与え、光速の50%で移動しているようにします。 以下を参照。

これらのパーティクルがどのように移動し、フィールド遅延の効果がどのようになるかを知りたいと思います。

しかし、まず、光が無限の速度で移動し、相互作用が即時であると仮定する標準的なケースを見てみましょう。上記のチャートは、1.5秒の期間にわたる粒子1と2の位置と速度を示しています。 図3は、それらの位置(青と緑の線)を示し、赤の線が質量の中心です。 図4は、総運動量を表す赤い線で速度を示しています。 予想されるように、質量の中心は直線で移動し、運動量は保存されます。
次はライトの速度を1秒あたりに設定します。

図5は、粒子1と2の速度と総運動量(同じ配色)を示しています。 最初の0.8秒間、パーティクル1(青)は前と同じ経路をたどります。 突然、それは1の加速を増加させる左に0.5cで移動する粒子2のフィールドの衝撃でヒットします。
パーティクル2(緑)は前のシナリオとは異なります。 それはすぐに粒子1の既存のフィールドへの移動のために大きな抵抗を感じます。 1時2秒後、パーティクル2はパーティクル1の左への最初の動きのために、パーティクル1のフィールドからの力の減少を感じます。 その後、パーティクル2の加速度はわずかに減少します(チャートではわかりにくいですが)。
しかし、もっと重要なのは勢い(赤線)です。 見ることができるように、それは定数ではなく、保存されていません。
上の図(図5)は、VDCL(速度依存クーロンの法則)を使用して作成されました。 比較のために、標準クーロンの法則を使用して上記を繰り返してみましょう。

図6のパーティクル1(青)は、無限の光速の状況と非常によく似た動作をします。 その後、0.92秒で、粒子2からの磁場の増加に見舞われます。 粒子2(緑)はすぐに近いために粒子1から力の増加を感じますが、力はVDCLの場合ほど増加しません。 その後、1.36秒で、粒子1の動きのためにわずかな力の低下を経験する(チャートで見ることは困難であるが)。しかし、注意すべき重要なことは、標準クーロンの法則であっても、運動量(赤い線)はまだ保存されていないということです。 それはVDCLの場合ほど歪んではありませんが。

クロケットを演奏

これが質量の損失にどのように変換されるかを見てみましょう。 あなたはクロケットマレット(ハンマー)を保持しているとボールを打つしようとしている想像してみてくださ 以下を参照。p>

左のフレームでは、木槌が静止したボールに近づいています。 右のフレームでは、木槌は今離れて高速化されているボールをヒットしています。 マレットの質量と前後の物体の速度が分かっていれば、運動量保存則を使用してボールの質量を決定することができます。
同じようなボールが並んでいて、あなたが一度に一つずつ叩いて、毎回同じ量の力を木槌に加えているとしましょう。 あなたがそうするように、各ボールが同じ速度で離れて移動することを観察します。 その後、ボールを打つと、それがより高い速度で離れて移動することに注意してください。
あなたの最初の考えは、このボールは他のボールよりも軽くなければならないということです。 この結論は、運動量の法則に精通していることに基づいています。 しかし、ボールが実際に他の人と同じ質量を持っていたが、何とか木槌に対して強く押した場合はどうなりますか? これは、それがより迅速に離れて移動し、それが軽量であったという印象を与える原因となります。 どうしてそんなことが起こるの?
上記の図4と図5の動きを比較します。 図5では、パーティクル2(緑)が最初に急速に左に移動したときに、パーティクル1(青)のフィールドから強力なプッシュバックを受けたことに注意してくださ これにより、パーティクル2は図4よりも迅速に右に押し込まれました。 当初、粒子1はこの運動のどれも見なかったし、それがした時までに、それはさらに離れていたので、応答の少ないを持っていました。 最終的な結果は、粒子2が軽いかのように、粒子1からより迅速に離れて移動することでした。
ここで重要なのは加速です。 粒子2は、粒子1に向かってその速度を増加させたので、対向する力の突然の増加を感じた。 粒子2が安定した速度で大きな距離から1に接近した場合、1と2は等しい力と反対の力を経験するでしょう。

電子軌道

ここで、これが原子にどのように影響するかを見てみましょう。 電子がより低い軌道に落ちると、それは核に近づき、より大きな引力を感じる。 太陽に近い惑星と同じように、安定性を維持するためにはより速く軌道を周回する必要があります。
しかし、速度が増加するだけでなく、一方向に沿って見たときの加速度も増加します。 これの効果は、次の図のシーケンスで見ることができます。上記の2つの水素原子は、それらの電子が異なる軌道にある2つの水素原子です。

上記の2つの水素原子は、その電子が異なる軌道にある2つの水素原子です。 上の原子は高い軌道を持ち、下の原子は低い軌道を持っています。 左側には、接近している物体の外側の皮膚を表す電子の壁があります。 この距離では、壁は原子に大きな影響を与えるにはあまりにも遠く離れています。これで、壁(上)は粒子がそれと相互作用する距離にあります。

これで、壁(上)は粒子と相互作用する距離にあります。

軌道電子は接近する壁の場にゆっくりと移動して加速する。 結果として弱い反対の力を感じれば。 低軌道電子は接近する壁の場に素早く移動して加速します。 その結果、それは強い反対の力を感じています。
最終的な結果は、低軌道原子が高軌道原子よりも物体からより迅速に移動することである。

これは、低軌道原子の重さが高軌道原子よりも小さいという印象を与えますが、実際には重さは同じです。

自己推進?ところで、コンピュータシミュレーションから派生した上記のデモンストレーションからわかるように、光の速度が限られていると、運動量と質量中心が完全に保 これから興味深いアプリケーションが発生します。
理論的には、物体を外部の物体に押し付けずに質量の中心をシフトさせることが可能であるべきである。 これは適切な方法で互いに対して加速される目的内の電気で満たされた部品を含みます。 正しく行われると、これは与えられた方向に正味の速度増加を引き起こします。 このプロセスが連続的に繰り返された場合、推進剤を排出する必要なく、光速よりもさらに大きな所望の端速度につながる。
これが実際にどのように機能するかを確認するには、この補足章を参照してください:
推進剤のない推進のためのアイデア(

その他の考慮事項

上記の推測は、見かけの質量損失の程度を予測する方程式を提供していない また、この質量損失が重力測定の場合にどのように機能するのか、陽子と中性子の結合がどのように質量の変化を引き起こすのかを考慮する必要が

結論

ニュートンの運動の法則は、物体間の反対の力が同時に動作するという仮定に基づいています。 通常の状況下では、これは完全に合理的な仮定です。 二つの物体が互いに衝突するとき、すなわち”タッチ”、それらの間の距離は非常に小さく、光の速度は非常に速く、応答時間は瞬間的と考えることがで
しかし、これは必ずしもそうではありません。 電場の有限速度は、高加速の状況下では荷電粒子の運動が予想されるニュートン経路に従わないことを意味する。
電子がより低い軌道に移動すると、彼らは移動し、より速く加速します。 これにより、それらは第二の原子の場に対してより高い程度の反発を与える。 これは、実際にはその質量が変化していないときに、最初の原子が質量を失ったように見えるようにすることができます。

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