La respuesta corta:
C no es solo la velocidad de la luz, es la velocidad de todas las partículas sin masa, y la energía de un objeto está determinada por su masa y la velocidad de sus partículas sin masa constituyentes, que es igual a C.
Todos los objetos con masa están hechos de partículas individuales sin masa. La masa surge de los enlaces entre las partículas.
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Está intentando dar sentido a la ecuación centrándose en C, pero C no es una cantidad objetiva, es solo un factor de conversión arbitrario entre dos sistemas de medición y puede ignorarse. Entonces, para que la ecuación tenga sentido, la pregunta que debe hacerse es “¿Qué tiene que ver la masa de un objeto con su energía?”
La respuesta corta a esa pregunta:
La energía de un objeto es la cantidad total de aceleración que recibe con el tiempo (ver Apéndice 2 al final para la prueba matemática), pero dado que la aceleración se basa en el tiempo y la distancia, y estas no son cantidades independientes, sino que aumentan continuamente en un relación uno a uno, se cancelan y solo la masa es importante: la energía también aumenta o disminuye en una relación uno a uno junto con la masa.
Es así de simple.
Ahora aquí están las respuestas largas:
“Intentando darle sentido a E = MC ^ 2”
La razón por la que E = MC ^ 2 es confusa es porque se expresa en las “unidades SI” definidas arbitrariamente (es decir, segundos, metros, julios, kilogramos). Expresada en estas unidades, la ecuación es útil para los cálculos de ingeniería de la vida real, pero oculta la verdad fundamental que revela la ecuación cuando se expresa en unidades de medida objetivas y naturales.
Un metro es aproximadamente un largo paso humano al caminar, y un segundo es aproximadamente la longitud de un latido cardíaco. Pero el problema es que la luz toma pasos mucho más largos durante el latido de un corazón humano. Nuestras unidades de tiempo son extremadamente grandes en comparación con nuestras unidades de longitud, por eso necesitamos multiplicar por el enorme número 299,792,458 / 1 (distancia en el tiempo).
En el sistema natural (geométrico) de unidades, todas las cantidades (tiempo, distancia, masa, energía y todas las unidades derivadas de estas) se miden utilizando la distancia de Planck. Esta es la distancia que recorren las partículas sin masa durante el Tiempo de Planck. En cualquier período de tiempo menor que este, no hay cambios en ninguna parte del universo, por lo que se puede considerar que las partículas se mueven a través de bloques discretos de espacio de la Distancia de Planck en longitud. Esto significa que la distancia y el tiempo no son cantidades independientes, sino que aumentan continuamente en una relación uno a uno. Dado que tanto el tiempo como la distancia progresan un bloque a la vez, y la masa de un objeto es igual al número de bloques ocupados, todas las cantidades se pueden medir usando estos bloques, por lo tanto, se llama el sistema geométrico de unidades. En unidades SI, esto nos da la ecuación s = Ct, donde s es la distancia, t es el tiempo y C es la velocidad de las partículas sin masa. Entonces vemos que C no solo relaciona la masa con la energía, también relaciona la distancia con el tiempo.
Como todas las partículas sin masa se mueven una unidad de distancia por unidad de tiempo, la velocidad de la luz es una dividida por una, lo que equivale a una. Por lo tanto, multiplicar cualquier variable por velocidad no hará ninguna diferencia, incluso si cuadras la velocidad. Por lo tanto, E = MC ^ 2 realmente significa E = M, y C ^ 2 es simplemente el factor de conversión del sistema natural de unidades a nuestras unidades SI definidas arbitrariamente. Entonces, el significado fundamental de la ecuación es que la masa y la energía de un objeto son equivalentes, aumentan o disminuyen con una relación de uno a uno, y ambos se pueden medir con las mismas unidades geométricas.
“¿Qué tiene que ver la velocidad de la luz con la masa o energía de un objeto?”
De la explicación anterior, ve que no necesita pensar en la velocidad de la luz para comprender la ecuación, es solo un factor de conversión entre dos sistemas de unidades, no tiene ningún significado fundamental. La energía y la masa en realidad tienen una relación uno a uno, al igual que con la distancia y el tiempo.
Cuando se habla de partículas sin masa como la luz, la velocidad es una ilusión y en realidad no existe. Lo que existe es una relación entre el tiempo y el espacio, que es fija y nunca cambia:
El cambio ocurre en momentos discretos, y el movimiento ocurre en bloques discretos. Todas las partículas deben moverse un bloque cada momento. La única pregunta es la dirección. Cuando las partículas se unen con otras y forman una masa, cada partícula intenta viajar en su propia dirección a la velocidad de la luz, pero para las masas con un número muy alto de partículas, los enlaces entre ellas hacen que estas tendencias se promedien, dando como resultado una constante velocidad de la masa. Entonces, la velocidad de una masa de partículas es la velocidad resultante promedio de las partículas sin masa individuales que viajan a la velocidad de la luz.
La energía de una masa de partículas es la cantidad total de aceleración que cada partícula recibe con el tiempo (E = MA), donde s es la distancia a través de la cual se aplica la fuerza de aceleración (o el tiempo durante el cual se aplica la fuerza, ya que la distancia y el tiempo tienen una relación uno a uno). Por ejemplo, cuando un lanzador de béisbol tira su brazo hacia atrás y luego lo empuja hacia adelante, está aplicando una fuerza de aceleración a cada partícula individual en la pelota todo el tiempo que su brazo se mueve. La energía resultante de la pelota aumentará en la cantidad total de aceleración de cada partícula durante ese tiempo (distancia).
Ahora resulta que multiplicar la aceleración por la distancia de esta manera es lo mismo que tomar el cuadrado de la velocidad total de todas las partículas sin masa (ver Apéndice 3 al final para una prueba matemática de que As = V ^ 2). Entonces las ecuaciones de energía se convierten en E = MV ^ 2. La velocidad de una partícula sin masa es la velocidad de la luz, “C”, entonces E = MC ^ 2 (en unidades SI), o simplemente E = M.
Reformulando ese álgebra en términos intuitivos, la energía de una masa de partículas es la cantidad total de aceleración que cada partícula recibe a lo largo del tiempo, pero dado que la aceleración se basa en el tiempo y la distancia, estas no son cantidades independientes, sino que aumentan continuamente de una a otra. una relación, se cancelan y solo la masa es importante: la energía también aumenta o disminuye en una relación uno a uno junto con la masa.
Entonces esa es la respuesta larga a lo que la masa de un objeto tiene que ver con su energía.
Para ver pruebas matemáticas de las respuestas anteriores, consulte los siguientes apéndices:
Apéndice 1: ¿Cuál es la diferencia entre fuerza y energía?
El principio de energía de trabajo establece que el trabajo realizado por las fuerzas que actúan sobre una partícula es igual al cambio en la energía cinética de la partícula. La fórmula para el trabajo es W = Fs, donde W significa trabajo, F significa fuerza y s significa distancia. Esto significa que la energía es la aplicación de una fuerza a través de una distancia (o de manera equivalente, dado que la distancia y el tiempo tienen una relación uno a uno, la energía es la aplicación de una fuerza durante un período de tiempo). Entonces, la diferencia entre energía y fuerza es que la energía también tiene en cuenta cuánto tiempo se aplica la fuerza.
Apéndice 2: ¿Cuál es la diferencia entre fuerza y aceleración?
Cuando se aplica una fuerza a un objeto, la parte del objeto que recibe directamente la fuerza se acelera en la dirección de la fuerza, pero esa parte del objeto está unida a otras partes, y a través de este enlace comparte la aceleración con el otras partes. Es por eso que necesita más energía para llevar un camión grande a 100 km / h que para llevar un automóvil pequeño a la misma velocidad. Entonces, la aceleración de un objeto es su fuerza por unidad de masa (A = F / M), entonces, cuanto mayor es la masa, mayor es la fuerza. Entonces, cuando expresamos energía en términos de aceleración en lugar de fuerza, tenemos que multiplicar por la masa. Entonces, la energía es la cantidad total de aceleración que cada partícula de la masa de un objeto recibe con el tiempo (E = MA), donde s es la distancia a la que se aplica la fuerza o el tiempo durante el cual se aplica la fuerza.
Apéndice 3: ¿Cómo se convierte E = MA en E = M?
Porque As = 1
La aceleración es el cambio en la velocidad por unidad de tiempo (V / t) y la velocidad es el cambio en la distancia a lo largo del tiempo (s / t), entonces A = s / (t ^ 2). Sustituyendo en E = MAs obtenemos E = M (s ^ 2) / (t ^ 2). Y como v ^ 2 es igual a (s ^ 2) / (t ^ 2), por lo tanto, E = MV ^ 2.
Esto significa que la energía de un objeto es el cuadrado de la velocidad de cada partícula de la masa de un objeto. Cada una de estas partículas sin masa viaja a la velocidad de la luz, que en unidades naturales es igual a una, por lo que As = V ^ 2 = 1, por lo tanto E = M. En términos intuitivos, esto significa que la energía de un objeto es el cuadrado de la velocidad de cada partícula de la masa de un objeto, pero esa velocidad siempre es 1 (unidad), por lo que la energía es simplemente la suma de la masa de las partículas.
