О знаменитых формулах Е = мс2 и Е0 = мс2                                                                                                                    

 

                                                                                     «... никакой эквивалентности энергии и массы

                                                                                      как принципа не может быть»

                                                                                                                 Акад. А. Логунов. 31.08. 2011

    

Человек с форума [1] утверждает, что «Е=mc2 – просто дурацкая формула. Она может ещё быть применима к самым мощным взрывчатым веществам- к урану. Но ежу понятно, что камень, или кусок дерева, или вода никогда не выдадут такой энергии». В самом деле, с точки зрения этой известной всем  формулы 1 кГ превосходного антрацита, например, содержит столько же энергии сколько и 1 кГ золы – абсурд!

      Формула Е= kМc2 была получена  Н.А. Умовым ещё за 32 года до Эйнштейна [2]. Коэффициент k изменялся от 0.5 до 1.  Дж. Дж. Томсон в 1881 г. нашёл величину k = 4/3 [3]. О. Хевисайд, исходя из теории Максвелла, нашёл k = 1 [4]. Эйнштейн в СТО, постулируя уравнение E = pvL, обобщил эту формулу «на все случаи жизни» – на все формы энергии и явления природы.

Применение рассматриваемой формулы для процессов излучения обосновано правомерно, а вот использование её для расчёта энергии произвольной системы подвергается сомнению. Рассмотрим эту проблему более детально и на базе самой современной официальной физики [5] . 

 

1. Термины и определения

 

      Термины, помеченные символом «*» предлагаются автором в порядке обсуждения.

• инерция процесса – свойство процесса сопротивляться изменению состояния.

• СТО Эйнштейна* – специальная теория относительности в оригинальном изложении А. Эйн-

штейна.

• СТО Эйнштейна-Минковского* – СТО Эйнштейна в четрёхмерном представлении.

• Современная СТО Эйнштейна-Минковского * – СТО Эйнштейна-Минковского в современном представлении. Отличаещаяся от предидущих редакций СТО, в частности, тем, что в ней релятивисты отказались от

формулы Пуанкаре, т. е. от зависимости массы от скорости.

• ТНП – термодинамика необратимых процессов.

энергодинамиканаука об общих закономерностях процессов переноса и преобразования энергии безотносительно к принадлежности этих процессов к той или иной области знания (http://www.physicalsystems.org/index02.13.html).

• энергия – специфическая функция системы, описывающая все внешние и внутренние процессы, происходящие в ней, и не изменяющаяся во времени для изолированной системы, достигшей состояния равновесия [5].    

• масса (классическая механика, термодинамика, электродинамика)  независимый параметр в функции полной энергии системы, изменяющийся лишь при массопереносе через границы системы  и/или при диффузии. В соответствии с этим определением масса не является мерой инерционных свойств системы и совпадает с ньютоновским определением массы как меры количества вещества.

• масса по СТО Эйнштейна – мера инерционных свойств системы, пропорциональная полной её энергии и изменяющаяся с изменением энергии под воздействием любого фактора. В собственной системе отсчёта равна массе покоя, численно равной электродинамической массе системы.  

     

2. О формулах Е = мс2 и Е0 = мс2 СТО Эйнштейна

 

При написании пункта использованы материалы статьи профессора Бояринцева В.И. [6].

Соотношение Ё =мс2 называют по-разному. На Западе: “соотношение эквивалентности между массой и энергией”, у нас: “соотношение взаимосвязи между массой и энергией”. Сторонники последнего названия объясняют свою позицию тем, что масса и энергия – это разные качества вещества, которые могут быть связаны между собой, но не тождественны  (http://maxpark.com/community/5654/content/2103410).

     Важно отметить, что ни в одном эксперименте не измеряли массу напрямую, но всегда измеряли увеличение затраты энергии при движении частицы, а затем на основе этой энергии вычисляли массу по формуле E = mc2 и говорили об увеличении массы.

     В статье 1906-го года Эйнштейн пишет: “Мы показали, что изменение энергии должно соответствовать эквивалентному изменению массы на величину, равную изменению энергии, деленному на квадрат скорости света. Несмотря на то, что простое формальное рассмотрение, которое должно быть приведено для доказательства этого утверждения, в основном содержится в работе Пуанкаре (1900 г.), мы из соображений наглядности не будем основываться на этой работе”.

     Однако, можно предложить иное объяснение повышенным затратам энергии в опытах на ускорителе: подводимая к частице энергия преобразуется не в массу частицы, а в преодоление сопротивления окружающего нас эфира. Когда любой объект (в том числе и элементарная частица) движется ускоренно, он своим неравномерным движением деформирует эфир, а тот отвечает на это созданием сил сопротивления. И чем больше будет скорость объекта, тем больше будет деформация эфира, тем больше будут силы сопротивления (http://www.energoinform.org/pointofview/prohorov/fizicheskii-smisl-formuli-e-mc2.aspx).

Академик Л.Б. Окунь (борец за чистоту СТО) в статье “Масса, энергия, относительность” (http://victorpetrov.ru/lev-okun-massa-energiya-otnositelnost.html) пишет:

“Соотношение Эйнштейна, устанавливающее связь между массой тела и содержащейся в нём энергией, несомненно, является самой знаменитой формулой теории относительности. Оно позволило по-новому, более глубоко понять окружающий нас мир».

Рассмотрим две формулы СТО :

Е0 = mс2,                     (1.1)

                                                                Е = mс2.                      (1.2)

Академик отмечает: большинство теоретиков полагают, что масса тела m не меняется при его движении и с точностью до множителя с равна энергии, содержащейся в покоящемся теле, т.е. справедлива формула (1.1). При этом термин “масса покоя” является избыточными и потому не употребляется. Согласно первой формуле массе покоящегося тела отвечает энергия покоя Е0, а согласно второй любое тело с энергией Е имеет массу Е/с2. Согласно первой масса тела не меняется при его движении, согласно второй  – масса тела растёт с ростом скорости тела.

Автором формулы Е = mс2 является А. Пуанкаре (1900 г.). Л. Окунь: “на… m = Е/с2 основаны десятки страниц глубокомысленных философских рассуждений о полной эквивалентности массы и энергии, о существовании единой сущности “масс-энергий” и т.д., в то же время, согласно теории относительности, действительно, любой массе отвечает энергия, но отнюдь не наоборот: не любой энергии отвечает масса. Так что полной эквивалентности массы и энергии нет”.

Академик Окунь делает заключение: формула (1.1) адекватна сути теории относительности, а вот формулы (1.2) – нет. Т.е. знаменитое соотношение Пуанкаре, дающее ложное представления о СТО, следует изъять из употребления. Спустя сотню лет оболванивания учёного и неучёного человечества. Профессор Бояринцев более категоричен – «пора прекратить вбивать в головы подрастающих поколений в целом теорию относительности».

 

3. Формула Е0 = мс2 в макромире не работает

 

3.1. Полная энергодинамическая энергия системы

     Энергодинамика  даёт следующую формулу полной энергии системы [5]:     

Е = TS – pV + Σmkμk + Σmkϕk + Σmkvk2/2,        (1)

где T, p, μk – абсолютная температура, абсолютное давление и химический потенциал к-ого вещества; S, V, ϕk,  mk, vk – энтропия, объём системы, потенциал, масса и скорость к-ого вещества.

Параметр системы – масса mk,  является одной из независимых переменных энергии и в равновесных системах изменяется только при массообмене или диффузии к-ого вещества через границы системы. В случае неизменного состава масса системы м = Σмк.

 

3.2. Формула Е0 = мс2 в макромире не работает

    

В СТО полную энергию можно представить в виде:

Е = м0с2 + м0v02/2 +...,       (2)

где м0с2 – энергия покоя системы, v0 = Σmkvk/m0 – скорость центра масс системы.

Разделим (1) на m0 и выразим последний член через скорость центра масс:

e = Ts + Σμkck + Σckϕk + vо2/2     (3)

где e = E/ m0, s = S/ m0, υ = V/m0, ck =mk/ m0 – соответственно, удельные энергия,  энтропия, объем и массовая концентрация k-го компонента. Разделим также (2) на m0 и приравняем правые части (2) и (3), считая, что принцип Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии справедлив:   

Ts + Σμkck + Σckϕk = с2.         (4)

Левая часть (4) изменяется при теплообмене, объёмной деформации, диффузии и перемещении в силовых полях, в то время как правая равна постоянной. Термодинамический расчёт полной энергии системы и расчёт по формуле Е0 = м0с2 даёт совершенно несовместимые результаты.

 

4. Противоречия между СТО Эйнштейна и термодинамикой

 

1.  Энергия системы может быть сколь угодно большой, т.к. интенсивные параметры системы не ограничены сверху – формула Е = мс2 ограничивает её квадратом скорости.

2. Термодинамика и энергодинамика определяют массу как одну из независимых переменных её состояния, в СТО же она зависит от энергообмена системы с внешней средой. В термодинамике и энергодинамике энергия не отождествляется со способностью системы совершать работу, в СТО же запас энергии оценивается её массой, а работа – убылью (дефектом) этой массы.

3. В ТНП и энергодинамике инерционные свойства процессов вытекают из принципа Шателье-Брауна, в СТО они характеризуются лишь сопротивлением процессу ускорения.

 

Заключение

 

• Если учесть, что термодинамика – единственная физическая теория общего содержания, которая никогда не будет опровергнута, то приговор очевиден.

• С точки зрения приведённого выше анализа формула Е0 = мс2  не  пригодна для расчёта энергии покоя системы.

 

Источники информации

 

1. Опровержение E=mc2 и устройство атома.

    http://www.kprf.org/showthread-t_8885-page_3.html

 

 01.03.2012, 09:08.

2. Умов Н.А.Теория простых сред, Спб, 1873. (См. также Архив АН СССР, ф. 320, оп. 1, № 83-84).

3. Томсон Дж.Дж. Об электрическом и магнитном эффекте, обусловленном движением наэлектризованных тел. (см. Кудрявцев П.С. Курс истории физики, М.: Просвещение, 1974).

4. Хевисайд О. // Electrical Papers. - London: «Macmillan and Co.»,1892.- Vol. 2. p. 492.

5. Эткин В., д.т.н., проф. Эквивалентны ли масса и энергия?

    http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st3978.pdf

6.  Бояринцев В.И. К столетию общей теории относительности: Бренд «Эйнштейн». Знаменитое соотношение.  http://bourabai.kz/boyarintsev/brand14.htm