E =mc^2 ĐẾN TỪ ĐÂU?
Where Does E = mc2 Come From?
[mến tặng Trạch An-Trần h Hội]
DHL
E =mc^2 ĐẾN TỪ ĐÂU?
Công thức nổi tiếng nhất của khoa học hiện nay chắc không ai phủ nhận đó là công thức diễn tả sự tương quan giữa năng lượng và khối lượng (E & m). Nhưng sự tương quan như thế nó có tác dụng ra sao với thuyết Tương Đôi? Thuyết Tương Đối phát xuất từ nhận thức khi quan sát một sự vật-khi mà chúng ta biết ra rằng có 2 cách đo lường về thời gian:
- một là cách đo tính từ người quan sát nó
-và cách kia là tính từ vật bị quan sát.
theo lý thuyết cơ học của Newton, hai thời lượng này luôn bằng nhau, nhưng chứng nghiệm cho chúng ta biết rằng KHÔNG HOÀN TOÀN như vậy. "dòng thời gian" không phải là tuyệt đối- mọi thứ không phải trải nghiệm giống y nhau.
Trong lý thuyết cơ học Newton lượng bất biến này gồm gồm chiều dài của vật thể như đã dẫn, va` sự vật đó tồn tại bao lâu. Trong thuyết tương đối chiều dài của vật thể và thời gian nêu trên không phải là bất biến. Tuy nhiên cái gì gọi là bất biến cho một "biến cố" trong thời gian- vũ tru. Một "biến cố" quan sát từ một hệ thống các nguyên lý cá biệt cùng với một thứ đồng hồ cá biệt nó được miêu tả như là "một dạng hạt di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác rất nhiều lần"
Nhưng chuyện này ăn nhập ra sao với E=MC^2 ? Hẳn bạn phải ngạc nhiên rằng công thức này chưa hẳn là căn cơ giữa khối lượng và vận tốc ánh sáng mà công thức đầy đủ còn liên quan đến xung lượng (momentum) nữa. Công thức E=MC2 dùng trong hệ thống các nguyên lý cá biệt khi xung lượng bằng không. Nhưng những người quan sát trong hệ thống khác lại nhin có xung lượng.
Trong cơ học Newton xung lượng và năng lượng đều được công nhận nhưng hai thứ có tính chất vật lý khác nhau. Hai thứ này đều dùng chúng vào thuyết tương đối. Định nghĩa tổng quát nhất về năng lượng và xung lượng như sau: xung lượng hiện hữu khi khong gian là NHẤT THỂ : khi mà vị trí của ngừơi quan sát không thành vấn đề . Năng lượng cũng thế nó cũng có thể bảo tồn khi thời gian là NHẤT THỂ - có nghĩa nguyên thủy thời gian không thành vấn đề.
Thế thì, trong thuyết tương đối, khong gian cùng thời gian pha lẫn với nhau thành hệ "thời gian- không gian ", năng lượng biến thành một vector của hệ thống quy chiếu 4 chiều. Chiều dài của vec tơ này là bất biến- mọi chứng nghiệm đều đồng ý vậy- như thế chúng ta lại nhận ra nó sẽ cho một lý tính rất thú vị. Đó là khối lượng của các hạt di chuyển. Khối lượng là số đo diễn tả tính cách dễ dàng ra làm sao cho sự thay đổi vận tốc của hạt vật chất,làm cho nó di chuyển nhanh hơn hay chậm hẳn lại hay thay đổi hướng đi của chúng. Mọi chứng nghiệm đều công nhận thế.
HẰNG SỐ C LÀ GÌ TRONG E = MC^2
Có nhiều lý do lịch sử, hoàn cảnh chính xác nhất trong thuyết tương đối liên quan đến không gian và thời gian. Mét cho không gian và giây cho thời gian. Hằng số là vận tốc ánh sáng c. Nếu chúng ta cho hằng số c trở thành 1 thì bao thông số khác trong công thức trên của thuyết tương đối sẽ đơn giản hơn cho chúng ta. và công thức E trở thành m môt hình thức khôn khéo để đo khoảng cách trong vũ trụ khi lấy tốc độ ánh sáng làm đơn vị chuẩn .
như thế khi c là hằng số 1 thì chúng ta có thể cho rằng khối lượng trở thành chiều dài tổng hợp của 2 vector :XUNG LƯỢNG (momentum) và năng lượng. Nhung công thức này ngang đây cho ý nghĩa gì?
XUNG LƯỢNG (momentum) bằng khối lượng nhân với vận tốc của vật đó. XUNG LƯỢNG có cùng chiều với vận tốc. Mọi động tử đều có XUNG LƯỢNG, ví dụ chiếc xe đạp 50 kg chạy với vận tốc 10m/ giây về hướng tây -west - thì XUNG LƯỢNG của nó là 50 x 10= 500kg-m/giây -- west
Như đã nói, energy và momentum (XUNG LƯỢNG) là hai đại lượng không thay đổi. Khối lượng thì không vậy. Ví dụ, trong phân rã phóng xạ các nguyên tố nặng như Uranium hay Plutonium, chúng liên tu bẩt tận phân rả thành các nguyên tố nhẹ hơn. Như chúng ta thấy trong phản ứng tổng hợp hạt nhân (fusion), trong phản ứng của các vì sao, trong bom H, các nguyên tử H tổng hợp nhau thành Helium và khối lượng các nguyên tử hình thành tổng cộng lại nhẹ hơn các nguyên tử H nguyên sơ hình thành ra nó. Vì sao vậy? vi một số electron và positron (anti-electron) đã kết hợp với nhau tạo thành ÁNH SÁNG trong phản ứng.
Hãy quên khối lượng (mass) vì nó có thể biến mất !
Công thức của Eisntein cho rằng khối lượng mass về thuật ngữ chỉ là két hợp giữa năng lượng và xung năng- là chiều dài của vector chỉ nó trong tọa trục 4 chiều( E,m,p,t: năng,khối, xung ,thời) trong hệ thống này khi momentum p bằng zero thì khối lượng m đơn giản là năng lượng bên trong mà hạt này đang có, hay là thế năng của nó (potential energy)
Thí dụ khi ta kéo quả lắc đồng hồ ra khỏi vị trí cân bằng của nó, chúng ta đã cho nó một thế năng (potential ẻnergy) nếu chúng ta buông nó ra thì tự nó đã cho một động năng (kinetic ẻnergy) rồi. Tương tự như thế, khi các lực hạt nhân không giữ được các nguyên tử ở nguyên trạng, thì thế năng của các chúng cũng biến thành động năng vậy.
Một hạt (sub atomic particle, hay particle) đều mang một NăNG LƯỢNG và XUNG LƯỢNG- chúng có thể hoặc không biến thân thành QUANG Tử ( photon) hay các dạng hạt khác. Vì khối lượng tự nó không bảo toàn được, nên hạt cũng tương tự vậy thôi- Sau này sẽ mang một khối lượng khác hay hoàn toàn triệt tiêu (bằng 0). Nhưng năng lượng và xung lượng ban sơ sẽ là xung lượng và năng lượng cho tổng hợp các hạt sinh ra sau này. Có nghĩa là xung lượng và năng lượng ban đầu không mất đi mà chúng là hiện thân cho tất cả năng và xung lượng nhỏ hơn của các hạt sinh thành.
Thí dụ, năng lượng và xung lượng của ánh sáng có liên quan đến tần số (frequency) và độ dài sóng (wave length). Các quang tử (photon) sinh ra khi các âm điện tử bắn vào các hạt kháng âm tử (positron) (các hạt hạ phân tử này có điện tích dương và bằng mass của electron). Hai hạt này tiêu diệt lẫn nhau (annihilated), phát sinh ra các quang tử photon có độ dài sóng là biến thân của năng lượng và xung năng của hai hạt electron và positron sinh ra nó. Vì ră`ng khối lượng của electron và positron này tượng trưng cho một năng lương lớn lao thì các photon quang tử này đích thực là tia gamma (gammar rays).điện từ quang phổ
[ tia gamma có độ dài sóng cực ngắn 10^-12 mét có nghĩa là 1 mét chia cho 1 000 000 000 000( 1 ngàn tỷ lần)
vì công thức của vận tốc ánh sáng C = tần số x độ dài sóng
nên tần số f của tia gamma là f = C/x = 3 x 10^8/10^-20 = 3x 10^20 Hz
chúng
ta thấy tần số f của tia gamma lên đến 30 nhân với 20 con số 0 sau nó
nên tia nầy chu du trong vũ trụ và tia đáng sợ trong vu phản ứng hạt
nhân
tấm chì dày có thể ngăn tia gamma , bởi vậy trong phòng quang tuyến các y sĩ ở phòng kín còn chúng ta chụp quang tuyến nhiều thì có hại không có lợi và phương pháp xạ trị Radiotherapy trong ung thư cũng có hại ---DHL ]
Tương tự như thế trong phản ứng tổng hợp hạt nhân (fusion) hay phóng xạ (radioactivity) mất mát khối lượng sẽ hiện thân cho dạng khác của năng lượng- energy và xung năng- momentum . Đó là lý do chúng ta thấy các phản ứng phát sáng và nổ. Sự nổ (explosion) ý nghĩa đơn giản là quá trình thành lập các dạng hạt mới có nhiều xung năng. Thế năng tiềm ẩn của nó trong khối lượng giờ có dịp tung ra ngoài...
trich dich tu source:
http://news.softpedia.com/news/Where-Does-E-mc2-Come-From-39063.shtml
DHL 7/4/2012
[mến tặng Trạch An-Trần h Hội]
DHL
E =mc^2 ĐẾN TỪ ĐÂU?
Công thức nổi tiếng nhất của khoa học hiện nay chắc không ai phủ nhận đó là công thức diễn tả sự tương quan giữa năng lượng và khối lượng (E & m). Nhưng sự tương quan như thế nó có tác dụng ra sao với thuyết Tương Đôi? Thuyết Tương Đối phát xuất từ nhận thức khi quan sát một sự vật-khi mà chúng ta biết ra rằng có 2 cách đo lường về thời gian:
- một là cách đo tính từ người quan sát nó
-và cách kia là tính từ vật bị quan sát.
theo lý thuyết cơ học của Newton, hai thời lượng này luôn bằng nhau, nhưng chứng nghiệm cho chúng ta biết rằng KHÔNG HOÀN TOÀN như vậy. "dòng thời gian" không phải là tuyệt đối- mọi thứ không phải trải nghiệm giống y nhau.
Trong lý thuyết cơ học Newton lượng bất biến này gồm gồm chiều dài của vật thể như đã dẫn, va` sự vật đó tồn tại bao lâu. Trong thuyết tương đối chiều dài của vật thể và thời gian nêu trên không phải là bất biến. Tuy nhiên cái gì gọi là bất biến cho một "biến cố" trong thời gian- vũ tru. Một "biến cố" quan sát từ một hệ thống các nguyên lý cá biệt cùng với một thứ đồng hồ cá biệt nó được miêu tả như là "một dạng hạt di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác rất nhiều lần"
Nhưng chuyện này ăn nhập ra sao với E=MC^2 ? Hẳn bạn phải ngạc nhiên rằng công thức này chưa hẳn là căn cơ giữa khối lượng và vận tốc ánh sáng mà công thức đầy đủ còn liên quan đến xung lượng (momentum) nữa. Công thức E=MC2 dùng trong hệ thống các nguyên lý cá biệt khi xung lượng bằng không. Nhưng những người quan sát trong hệ thống khác lại nhin có xung lượng.
Trong cơ học Newton xung lượng và năng lượng đều được công nhận nhưng hai thứ có tính chất vật lý khác nhau. Hai thứ này đều dùng chúng vào thuyết tương đối. Định nghĩa tổng quát nhất về năng lượng và xung lượng như sau: xung lượng hiện hữu khi khong gian là NHẤT THỂ : khi mà vị trí của ngừơi quan sát không thành vấn đề . Năng lượng cũng thế nó cũng có thể bảo tồn khi thời gian là NHẤT THỂ - có nghĩa nguyên thủy thời gian không thành vấn đề.
Thế thì, trong thuyết tương đối, khong gian cùng thời gian pha lẫn với nhau thành hệ "thời gian- không gian ", năng lượng biến thành một vector của hệ thống quy chiếu 4 chiều. Chiều dài của vec tơ này là bất biến- mọi chứng nghiệm đều đồng ý vậy- như thế chúng ta lại nhận ra nó sẽ cho một lý tính rất thú vị. Đó là khối lượng của các hạt di chuyển. Khối lượng là số đo diễn tả tính cách dễ dàng ra làm sao cho sự thay đổi vận tốc của hạt vật chất,làm cho nó di chuyển nhanh hơn hay chậm hẳn lại hay thay đổi hướng đi của chúng. Mọi chứng nghiệm đều công nhận thế.
HẰNG SỐ C LÀ GÌ TRONG E = MC^2
Có nhiều lý do lịch sử, hoàn cảnh chính xác nhất trong thuyết tương đối liên quan đến không gian và thời gian. Mét cho không gian và giây cho thời gian. Hằng số là vận tốc ánh sáng c. Nếu chúng ta cho hằng số c trở thành 1 thì bao thông số khác trong công thức trên của thuyết tương đối sẽ đơn giản hơn cho chúng ta. và công thức E trở thành m môt hình thức khôn khéo để đo khoảng cách trong vũ trụ khi lấy tốc độ ánh sáng làm đơn vị chuẩn .
như thế khi c là hằng số 1 thì chúng ta có thể cho rằng khối lượng trở thành chiều dài tổng hợp của 2 vector :XUNG LƯỢNG (momentum) và năng lượng. Nhung công thức này ngang đây cho ý nghĩa gì?
XUNG LƯỢNG (momentum) bằng khối lượng nhân với vận tốc của vật đó. XUNG LƯỢNG có cùng chiều với vận tốc. Mọi động tử đều có XUNG LƯỢNG, ví dụ chiếc xe đạp 50 kg chạy với vận tốc 10m/ giây về hướng tây -west - thì XUNG LƯỢNG của nó là 50 x 10= 500kg-m/giây -- west
Như đã nói, energy và momentum (XUNG LƯỢNG) là hai đại lượng không thay đổi. Khối lượng thì không vậy. Ví dụ, trong phân rã phóng xạ các nguyên tố nặng như Uranium hay Plutonium, chúng liên tu bẩt tận phân rả thành các nguyên tố nhẹ hơn. Như chúng ta thấy trong phản ứng tổng hợp hạt nhân (fusion), trong phản ứng của các vì sao, trong bom H, các nguyên tử H tổng hợp nhau thành Helium và khối lượng các nguyên tử hình thành tổng cộng lại nhẹ hơn các nguyên tử H nguyên sơ hình thành ra nó. Vì sao vậy? vi một số electron và positron (anti-electron) đã kết hợp với nhau tạo thành ÁNH SÁNG trong phản ứng.
Hãy quên khối lượng (mass) vì nó có thể biến mất !
Công thức của Eisntein cho rằng khối lượng mass về thuật ngữ chỉ là két hợp giữa năng lượng và xung năng- là chiều dài của vector chỉ nó trong tọa trục 4 chiều( E,m,p,t: năng,khối, xung ,thời) trong hệ thống này khi momentum p bằng zero thì khối lượng m đơn giản là năng lượng bên trong mà hạt này đang có, hay là thế năng của nó (potential energy)
Thí dụ khi ta kéo quả lắc đồng hồ ra khỏi vị trí cân bằng của nó, chúng ta đã cho nó một thế năng (potential ẻnergy) nếu chúng ta buông nó ra thì tự nó đã cho một động năng (kinetic ẻnergy) rồi. Tương tự như thế, khi các lực hạt nhân không giữ được các nguyên tử ở nguyên trạng, thì thế năng của các chúng cũng biến thành động năng vậy.
Một hạt (sub atomic particle, hay particle) đều mang một NăNG LƯỢNG và XUNG LƯỢNG- chúng có thể hoặc không biến thân thành QUANG Tử ( photon) hay các dạng hạt khác. Vì khối lượng tự nó không bảo toàn được, nên hạt cũng tương tự vậy thôi- Sau này sẽ mang một khối lượng khác hay hoàn toàn triệt tiêu (bằng 0). Nhưng năng lượng và xung lượng ban sơ sẽ là xung lượng và năng lượng cho tổng hợp các hạt sinh ra sau này. Có nghĩa là xung lượng và năng lượng ban đầu không mất đi mà chúng là hiện thân cho tất cả năng và xung lượng nhỏ hơn của các hạt sinh thành.
Thí dụ, năng lượng và xung lượng của ánh sáng có liên quan đến tần số (frequency) và độ dài sóng (wave length). Các quang tử (photon) sinh ra khi các âm điện tử bắn vào các hạt kháng âm tử (positron) (các hạt hạ phân tử này có điện tích dương và bằng mass của electron). Hai hạt này tiêu diệt lẫn nhau (annihilated), phát sinh ra các quang tử photon có độ dài sóng là biến thân của năng lượng và xung năng của hai hạt electron và positron sinh ra nó. Vì ră`ng khối lượng của electron và positron này tượng trưng cho một năng lương lớn lao thì các photon quang tử này đích thực là tia gamma (gammar rays).điện từ quang phổ
[ tia gamma có độ dài sóng cực ngắn 10^-12 mét có nghĩa là 1 mét chia cho 1 000 000 000 000( 1 ngàn tỷ lần)
vì công thức của vận tốc ánh sáng C = tần số x độ dài sóng
nên tần số f của tia gamma là f = C/x = 3 x 10^8/10^-20 = 3x 10^20 Hz
tấm chì dày có thể ngăn tia gamma , bởi vậy trong phòng quang tuyến các y sĩ ở phòng kín còn chúng ta chụp quang tuyến nhiều thì có hại không có lợi và phương pháp xạ trị Radiotherapy trong ung thư cũng có hại ---DHL ]
Tương tự như thế trong phản ứng tổng hợp hạt nhân (fusion) hay phóng xạ (radioactivity) mất mát khối lượng sẽ hiện thân cho dạng khác của năng lượng- energy và xung năng- momentum . Đó là lý do chúng ta thấy các phản ứng phát sáng và nổ. Sự nổ (explosion) ý nghĩa đơn giản là quá trình thành lập các dạng hạt mới có nhiều xung năng. Thế năng tiềm ẩn của nó trong khối lượng giờ có dịp tung ra ngoài...
trich dich tu source:
http://news.softpedia.com/news/Where-Does-E-mc2-Come-From-39063.shtml
DHL 7/4/2012
No comments:
Post a Comment