Strona głównaPytania → Co wzrasta przy wzroście masy...

Co wzrasta przy wzroście masy relatywistycznej?

Pytanie

Pyta marek

Powiedzmy, że mamy metalową kulkę która składa się z atomów żelaza. Z teorii Einsteina wynika, że im większa prędkość, tym większa masa. Masa jest równoważna energii. Załóżmy, że nasza kulka ma coraz większą prędkość, a więc jej masa wzrasta. Ale co to oznacza? Podejrzewam, że nie zwiększa się ilość atomów. A więc co?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Pytanie dotyczy pojęcia tzw. „masy relatywistycznej” — natomiast trzeba podkreślić, że pojęcie „masa” stosowane w tym kontekście jest trochę niefortunne. Jest to wielkość która zależy od układu odniesienia (podobnie jak prędkość obiektu zależy od układu odniesienia, w którym tę prędkość wyznaczamy), i dlatego może się ona zmieniać — nie znaczy to jednak, że w danym obiekcie przybywa materii. Masa relatywistyczna jest proporcjonalna (z dokładnością do czynnika $c^2$) do całkowitej energii relatywistycznej danego ciała — a zatem jest to po prostu miara energii, toteż nie ma w tym nic dziwnego, że przy zwiększaniu prędkości całkowita energia wzrasta (co wynika po prostu ze wzrostu energii kinetycznej, a nie np. ze zwiększenia się ilości atomów). Trochę więcej na ten temat można przeczytać tutaj.

Właściwa masa, określana też jako masa spoczynkowa, jest definiowana inaczej (jako długość tzw. czteropędu) — nie zależy ona od układu odniesienia, a zatem jest przykładem tzw. niezmiennika relatywistycznego (czyli właśnie wielkości, której wartość nie zależy od wyboru układu odniesienia).

Na trochę podobne pytanie odpowiedzieliśmy też w takim wpisie.