У кого маса більша?
У кого маса більша – у чайника з гарячою водою або з такою ж кількістю холодної, у нерухомого маховика чи того, що обертається?
Так, маса гарячого чайника більша ніж холодного. Так, маса маховика, що обертається, з накопиченою в ньому енергією більша ніж у нерухомого. Тому що додаткова маса - це... енергія, яка накопичена в гарячому чайнику і маховику, що обертається! Скільки ж важить енергія? Якщо розігнати ракету до швидкості 10 км/с, то збільшення в масі буде приблизно на десять порядків менше ніж маса тіла в спокої. Та ракету в польоті і не зважиш! Можна зважити маховик, що обертається, але він здатний мати швидкість обертання, лише раз в 10 меншу, ніж ракета, і додаткова маса буде непомітна навіть для найчутливіших ваг.
Але все змінюється, якщо тіло розігнане до великих, близьких до світла швидкостей. Електрон, наприклад, можна розігнати до швидкості, яка лише на 35–40 км/с менша швидкості світла; маса електрона при цьому зростає в 2000 разів і стає навіть більшою за нерухомий протон. Але до швидкості світла ніяке тіло не можна розігнати, тому що для цього буде потрібна нескінченно велика енергія, та й саме тіло "вбере" в себе масу всього Всесвіту, тобто маса тіла стане нескінченно великою! Тож і не можна реально це зробити.
Тільки фотон може мчати зі швидкістю світла. І те тому, що в спокої фотон нічого не важить, оскільки маса його спокою дорівнює нулю. А ось маса розігнаного фотона цілком конкретна. Вона, правда, дуже мала. Так, наприклад, енергія фотона зеленого світла 4х10-19Дж, і це відповідає масі всього 4,4х10-36кг! Маса цього фотона майже в 200000 разів менша, ніж у електрона! Щоправда, зі зменшенням довжини хвилі маса фотона зростає, і у гамма-променів вона може наблизитись до маси електрона, але все одно це дуже мало!
До речі, незважаючи на те, що така маса та енергія нікчемна, людина здатна сприймати вже кілька, всього 3 – 4 кванта, або фотона світла! Гордість бере за наш зір!
Ну, а скільки енергії містить маса 1 кг? Це дуже легко вирахувати за формулою Ейнштейна:
де m - маса енергії, кг; с - швидкість світла у вакуумі, або 3x10 8 м/с.
Разом виходить, що енергія, маса якої 1 кг, еквівалентна 9х1016 Дж. Чи багато це чи мало?
Якщо 1 кг бензину, згоряючи в 15 кг повітря, виділяє 46,1х106Дж, то 1 кг чистої енергії відповідає приблизно 32000000 т бензоповітряної суміші! Вражає, чи не так? Така енергія, якщо підірвати цю суміш, може стерти з Землі великий мегаполіс. Ось скільки кіло енергії!
Як її виділити? Теоретично дуже просто: потрібно, щоб з'єдналася відповідна маса частинок з відповідною масою античасток, наприклад, електронів з позитронами або протонів з антипротонами. Можна навіть поєднати атоми речовини з атомами антиречовини та отримати анігіляцію. Але, отримати античастинки або антиматерію, хоча і можна, але дуже складно та дорого.
