Si el movimiento es relativo, y si, de acuerdo con la relatividad especial, la masa aumenta al aumentar la velocidad, ¿la masa es absoluta o relativa?

Mientras leía la respuesta de Victor, tendría que estar en desacuerdo. Es cierto que la energía total de una partícula en movimiento es igual a la suma de la energía de la masa en reposo más la energía del movimiento, pero al determinar la energía del movimiento se debe considerar la masa no como la masa en reposo sino como la masa relativista que aumenta con velocidad

Aquí hay una cita de Resnick en la página 122: “ Es interesante notar también que como u —-> c en la ecuación 3-16b la energía cinética K tiende al infinito. Eso es de la ecuación 3–15, se necesitaría una cantidad infinita de trabajo en la partícula para acelerarla hasta la velocidad de la luz. ”

Introducción a la relatividad especial, Robert Resnick 1968 John Wiley and Sons

Es cierto que ha habido un cambio en la idea de expresar el aumento de la inercia de un cuerpo que se mueve a una velocidad relativista debido a la disminución del tiempo en el marco móvil en lugar de aumentar la inercia. Pero la desaceleración del tiempo conduce al mismo resultado que el aumento de la inercia.

En uno de sus trabajos posteriores, Einstein comentó sobre la cuestión de si el aumento de la masa debido a la velocidad relativa también daría lugar a una mayor fuerza gravitacional. Einstein concluyó que sí.

A veces es difícil entender la idea de que la masa no está conservada, la energía está conservada, la masa es simplemente una forma de energía, una partícula en movimiento relativista tiene más energía sobre el impacto de la que se obtiene simplemente agregando KE y masa en reposo. energía utilizando la masa en reposo como base para el cálculo de KE. Ahora, tal vez eso es lo que dice Víctor, pero esta es la forma en que leo su respuesta. Entonces, si bien no hay cambios en la cantidad de cosas que están involucradas en una partícula de alta velocidad, los efectos de una mayor inercia son reales. La relatividad es una teoría de la medición, y el movimiento afecta la medición.

Veo que la fuerza de ‘masa = masa en reposo’ ya está aquí, saluda a Viktor Toth, cuya respuesta es verdadera y correcta … y también incorrecta.

“Es complicado”. La cuestión es que “masa” no es lo que mucha gente piensa que es (algún tipo de cantidad fija de cosas). De hecho, no es realmente una “cosa” en ningún sentido bien definido cuando comienzas a entrar en la relatividad y especialmente en la relatividad general.

Realmente, la idea es probablemente una que debería descartarse por completo.

Puede definir ‘masa’ como creciente con la velocidad relativa. Ciertamente, lo difícil que es acelerar algo depende de la velocidad relativa, y eso es un tipo de masa. O puede definir ‘masa’ para que sea igual a la masa en reposo, y eso evita ciertos tipos de malentendidos, razón por la cual algunos físicos excelentes piensan que siempre debemos hacer eso. En el primer caso, ‘masa’ es claramente relativa al observador. En el segundo caso … oh, espera. También sigue siendo relativo al observador .

Bajo SR reposo, la masa es de hecho una invariante (ten en cuenta que también lo es la masa en cualquier referencia de la que todos acuerden referirse). Pero incluso entonces, una vez que se llega a la relatividad general, la masa depende de la situación local. Por ejemplo, la masa en reposo de un objeto en un potencial gravitacional profundo (no es realmente un término GR, pero espero que sepas a qué me refiero) es diferente a la masa en reposo del mismo objeto en un potencial diferente. Por cantidades potencialmente grandes. Una masa de 1 kg lejos de otros objetos libera aproximadamente la mitad de su “masa en reposo” como energía si se acerca al horizonte de eventos de un agujero negro, al menos como se observa desde la distancia. Es complicado. Bajo diferentes circunstancias, y para diferentes observadores, la masa puede variar. A menudo es extremadamente difícil de definir en absoluto.

La conclusión es que, en la relatividad, ‘masa’ no es una idea muy bien definida y depende del observador, la ubicación del objeto y si cruza los ojos (bueno, la última es una especie de tontería, pero no tanto como puedas pensar).

El estrés-momento-energía está mejor definido, pero en realidad no corresponde exactamente a lo que entendemos por “masa” todo el tiempo. Sea lo que sea, no es algo lo suficientemente básico como para llamarlo “absoluto” en mi opinión (quizás insuficientemente humilde).

Además de la irrelevancia del concepto de masa relativista como explica Viktor T. Toth, hay razones adicionales para rechazar la idea de que la masa aumenta con la velocidad. Por ejemplo, en relatividad, la respuesta de un objeto a una fuerza aplicada depende de la dirección de la fuerza. Esto significa que para retener el concepto de masa como una medida de inercia (resistencia a la aceleración), uno debe introducir los conceptos de masa transversal y masa longitudinal. La masa longitudinal relaciona la fuerza en la dirección del movimiento y la aceleración en esa dirección, digamos la dirección [matemática] x [/ matemática], y se da en términos de la masa en reposo, [matemática] m [/ matemática], por

[matemáticas] m_L = \ gamma ^ {3} m = F_ {x} / a_ {x} [/ matemáticas],

donde [math] F_x [/ math] es el componente [math] x [/ math] de la fuerza neta, [math] a_x [/ math] es el componente [math] x [/ math] de la aceleración, y

[matemáticas] \ gamma = \ dfrac {1} {\ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} [/ matemáticas].

Si [math] y [/ math] y [math] z [/ math] son ​​direcciones perpendiculares a la dirección del movimiento, por lo tanto, perpendiculares a [math] x [/ math], la respuesta a [math] y [/ math ] y [math] z [/ math] componentes de la fuerza neta viene dada por la masa transversal,

[matemáticas] m_T = \ gamma m = F_ {y} / a_ {y} = F_ {z} / a_ {z} [/ matemáticas].

Una mejor manera de definir la masa es la cantidad invariante, [matemática] m [/ matemática], que se produce en la pseudo norma del impulso de cuatro partículas de una partícula,

[matemáticas] m ^ {2} c ^ {2} = (E / c) ^ 2 – p ^ 2 [/ matemáticas],

donde [matemática] p ^ {2} [/ matemática] es el cuadrado del impulso triple y [matemática] E [/ matemática] es la energía total. Además, si vamos a suspender el uso de la terminología de “masa relativista”, ¿no sería mejor usar “masa invariante” o simplemente “masa” en lugar de “masa en reposo”? Creo que, en última instancia, tal cambio en La terminología sería pedagógicamente beneficiosa.

Creo que esta es una muy buena pregunta, y no estoy de acuerdo con la respuesta de Viktor Toth. Sí, hay una masa de descanso que no cambia; está representado por una constante m en las ecuaciones de campo (ahora estoy hablando de la teoría cuántica de campos), y es lo mismo para todos los observadores. Sin embargo, si el objeto se está moviendo, especialmente si la velocidad es cercana a la de la luz, aparece una masa adicional (no energía cinética, Viktor). Así es como lo describo en mi libro:

La paradoja final de la relatividad es el aumento de la masa debido al movimiento. Se ha observado un aumento de masa experimentalmente en aceleradores de partículas, con incrementos de hasta 3000% para partículas que viajan a más del 99.9% de la velocidad de la luz. ¿Cómo puede crecer la masa de un objeto solo porque se está moviendo?

Explicación intuitiva . Como vimos en el Capítulo 2, masa significa inercia, es decir, resistencia a la aceleración. Si empujas algo y no responde mucho, entonces, por definición, tiene una gran masa o inercia. Ahora acabamos de ver que empujar algo que viaja cerca de la velocidad de la luz tiene poco efecto en su velocidad porque los campos subyacentes ya se están moviendo casi tan rápido como pueden. Por lo tanto, su resistencia a la aceleración se ha vuelto mayor y esto significa que su masa ha aumentado. El aumento de masa es solo otra forma de decir que los campos no pueden propagarse más rápido que c .

Así, la masa total (definida como resistencia a la aceleración) es relativa a la velocidad del observador. Por ejemplo, un observador que se mueve junto con el objeto vería solo su masa en reposo. Animé a cualquier persona interesada a leer mi libro (solo $ 4.95 como libro electrónico) o al menos leer el Capítulo 10, que se puede ver gratis en quantum-field-theory.net.

La masa relativista no es simplemente la masa en reposo más la energía cinética clásica.

1. A medida que un objeto que viaja cerca de la velocidad de la luz (en relación con su observador) se acelera, su energía cinética aumenta mucho más que el cuadrado de su aumento de velocidad multiplicado por la mitad de su masa en reposo (la ecuación clásica para la energía cinética). De hecho, es energía cinética, de ahí su masa relativista, sería infinita si el objeto pudiera alcanzar c, la velocidad de la luz (por lo que no puede).
2. La masa relativista también determina la atracción gravitacional de un objeto, no una fuerza que la energía cinética clásica pueda afectar.
3. La masa en reposo es la cantidad de materia que contiene un objeto cuando no se mueve en relación con su observador. La masa en reposo permanece igual (es decir, invariante) a cualquier velocidad, mientras que la masa relativista aumenta de forma no lineal con la velocidad.
4. Tenga en cuenta que los fotones, es decir, las ondas electromagnéticas, tienen masa relativista pero masa cero en reposo, por lo que pueden viajar y viajan a c en el vacío.

Muy interesantes discusiones. No soy físico, pero tengo un gran interés en el tema de la relatividad. Lo que he leído en su mayoría indica que la masa relativista no es un concepto productivo. De hecho, el propio Einstein declaró:
“No es bueno introducir el concepto de la masa de un cuerpo móvil para el cual no se puede dar una definición clara. Es mejor no introducir otro concepto de masa que la “masa en reposo” m. En lugar de introducir M, es mejor mencionar la expresión del impulso y la energía de un cuerpo en movimiento “.
Albert Einstein en carta a Lincoln Barnett, 19 de junio de 1948 (cita de LB Okun (1989), p. 42). La controversia se describe con más detalle en la página de Wikipedia “Misa en relatividad especial”.
Acepto lo anterior como una cita real de Einstein. No como algunas de las citas filosóficas inventadas locamente atribuidas a él que a menudo vemos en los memes. Por cierto, mi cita inventada favorita de Einstein es “Nunca dije la mitad de la basura que la gente dice que hice”. 🙂

La masa relativista es relativa pero ya no se usa. Cuando se refiere a masa ahora, significa masa en reposo que no varía. Cada partícula masiva tiene una masa de reposo específica. La masa en reposo corresponde a una energía en reposo. La energía total incluye energía cinética. La masa relativista era proporcional a la energía total, pero es simplemente un concepto abandonado.

Estoy tratando de mostrar que la masa en reposo también surge de la energía cinética y es similar a la vieja masa relativista. Un ejemplo puede ser el haz de luz OAM. Si enviamos una cantidad de fotones que componen un pulso OAM, los fotones individuales que sabemos tienen una masa en reposo cero. Sin embargo, el pulso puede tener energía distinta de cero en un cuadro en reposo porque el frente de onda tiene una velocidad subliminal, por lo tanto, si nos movemos a la velocidad del frente de onda, el pulso está en reposo. Aquí podemos ver que la forma en que este pulso se propaga crea la ilusión de la energía / masa en reposo. Mi hipótesis es que algo similar le sucede a las partículas masivas.

Una forma de confirmar la energía en reposo es a través de los efectos gravitacionales. Sabemos que la masa (en reposo) crea gravedad, pero también el aumento de la energía al aumentar la velocidad aumenta el campo gravitacional que sienten los objetos en el marco de descanso. Por lo tanto, algo que tiene energía también crea gravedad.

En el caso de los fotones, solo hay energía relativa (cuando nos acercamos a la velocidad de la luz, la energía de un fotón que va de la misma manera tiende a cero). La gravedad creada también es relativa. Nuevamente, mi hipótesis es que las partículas masivas son similares. La forma en que se propagan los hace aparecer como generadores de gravedad cuando están en reposo. Por ejemplo, una serie de fotones que orbitan alrededor de un punto tienen su posición promedio en ese punto. Si consideramos estos fotones como una sola partícula, puede generar gravedad incluso cuando está en reposo.

Ni la masa ni el movimiento son relativos. La masa relativista es un concepto obsoleto y ahora los relativistas también aceptan que no hay verdad en la masa relativista.

Con respecto al movimiento relativo, insisten en que la energía cinética se debe al movimiento relativo del objeto u observador.

Entonces, al menos, diferencian entre ‘objeto’ y ‘observador’.

Mi argumento simple es que si ninguna de estas dos entidades (‘objeto’ y ‘observador’) está en ‘movimiento absoluto’, entonces tampoco habrá ‘movimiento relativo’ y, por lo tanto, no habrá energía cinética. Ahora deberían negar la energía cinética si quieren negar el movimiento absoluto.

Absoluto. No interpreta “cantidad de masa” en relación con un sistema de coordenadas o punto de vista (por ejemplo, marco de referencia).

Dicho esto, todas las referencias a la masa en kilogramos son relativas a Le Grand K, almacenadas cerca de París. Este es otro significado de “relativo”, aunque no creo que sea el que tenía en mente.

Es relativo. También lo es el tiempo y la distancia … de ahí también el impulso y prácticamente cualquier otra propiedad física que pueda nombrar.