home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / physics / 19226 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-19  |  8.3 KB

  1. Path: sparky!uunet!pipex!warwick!uknet!bcc.ac.uk!link-1.ts.bcc.ac.uk!ucap22w
  2. From: ucap22w@ucl.ac.uk (Martin S T Watts)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: energy, mass, and all that
  5. Message-ID: <1992Nov19.145532.34225@bas-a.bcc.ac.uk>
  6. Date: 19 Nov 92 14:55:32 GMT
  7. References: <13NOV199209344990@csa1.lbl.gov> <Nov.16.14.05.56.1992.18657@ruhets.rutgers.edu> <1992Nov17.144029.29898@bas-a.bcc.ac.uk> <1992Nov17.174732.28102@murdoch.acc.Virginia.EDU> <Nov.17.18.53.42.1992.9384@ruhets.rutgers.edu>
  8. Organization: Bloomsbury Computing Consortium
  9. Lines: 144
  10.  
  11.  
  12. bweiner@ruhets.rutgers.edu (Benjamin Weiner) writes:
  13.  
  14. >Look, Martin, it seems that you do understand this.  Rest mass is not
  15. >conserved in e+ e- -> photons.  Energy, or what you seem to be calling
  16. >"mass", is conserved.  Some years ago, physicists called E/c^2 the mass,
  17. >which preserves relations like p = mv.  However, it confuses people,
  18. >so the community has moved back to calling E/c^2 the "relativistic mass,"
  19. >and letting "mass" be the invariant m, aka the rest mass.  Personally I
  20. >like to call E/c^2 the "energy" (modulo a c^2) and never introduce the
  21. >"relativistic mass," because it's not a very useful idea.  We had
  22. >several long discussions over this on the net, which you seem to have
  23. >had the good luck to miss.  There is no need to assume that Scott is
  24. >dense just because he is using a convention which almost everybody
  25. >uses while you are using a convention which was standard for a short 
  26. >time a few decades ago.
  27.  
  28. >OK, now are we in agreement?
  29.  
  30. To a large extent, yes. I'm not disputing that your *interpretation* of SR
  31. is a perfectly good one in the sense that it doesn't achieve any erroneous
  32. conclusions in practice. But SR was arrived at partially through assuming
  33. that conservation of mass and energy separately hold, not by assuming them
  34. to be one and the same thing. It's all very well for theoreticians to roll
  35. the two into one for the sake of convenience but it begins to lose  sight of
  36. the empirical roots of the concepts, which remain intact. Mass and energy are
  37. associated, yes, but they are *not* one and the same thing, nor are they
  38. convertible from one form to the other.
  39.  
  40. >  I see no reason to refer to an abstract
  41. >of Bondi's for something so trivial.  
  42.  
  43. I mentioned Bondi's article merely in passing and hadn't expected it to create
  44. any real dispute. I chose it because, although it doesn't say anything new,
  45. it clarifies to a greater extent than I've read anywhere else the meaning of
  46. E=mc^2.
  47.  
  48. >Essentially the nomenclature has
  49. >changed over the years, as using "mass" to mean "m_0 * gamma" came into
  50. >and then out of favor.  If you are thinking of the argument that 
  51. >faster-moving particles have an increased gravitational field, stop!
  52. >They do, but not in any easily expressible quasi-Newtonian sense.
  53.  
  54. There! You just did it. 
  55.  
  56. I wasn't actually aware of the changing conventions as regards what "mass" 
  57. refers to, but it seems to me that it makes for considerably less confusion
  58. to allow mass to remain that measure of inertia which is conserved in an 
  59. inertial frame of reference. It is my impression that this is also Bondi's
  60. conviction and he obviously felt strongly, when he wrote the article mentioned,
  61. that the vagueness that surrounds terms such as "mass-energy equivalence" was
  62. leading to mistaken interpretations of SR being taught to students. I think
  63. it is primarily at lecturers that the article was aimed.
  64.  
  65. Since I'm now being accused of misrepresenting Bondi, I've gone to the trouble
  66. of typing in some of the article. It is entitled ENERGY HAS MASS - A common
  67. misunderstanding is re-examined, by Sir Hermann Bondi and C B Spurgin.
  68. (Physics Bulletin _38_ (1987) p62.)
  69.  
  70.     "It has come to our notice (for example Warren, 1976) that there is
  71.     quite widespread misunderstanding about the interpretation of
  72.     Einstein's famous equation E=mc^2. It seems that this is often
  73.     regarded as something rather like a monetary rate of exchange, such
  74.     as L1.00=$1.45, and that mass and energy are thought to be
  75.     interconvertible, each to the other. This is not so. Mass and 
  76.     energy are not interconvertible. They are entirely different
  77.     quantities and are no more interconvertible than are mass and
  78.     volume, which also happen to be related by an equation, V=m*rho^-1.
  79.     Mass and volume are different quantities and have different 
  80.     dimensions. So have mass and energy. They feature differently in
  81.     equations.
  82.  
  83.         "The extent and serious nature of this misunderstanding are indicated
  84.     by the examples in the box, all from very reputable sources.
  85.  
  86.         "What Einstein did show in his special theory of relativity, as has
  87.     been fully accepted by all physicists and tested to high precision
  88.     in countless experiments, is that all energy, necessarily and
  89.     inevitably has mass. Mass, of course, is the measure of inertia, and
  90.     the point is that if a body gains energy E, its inertia is increased
  91.     by an amount of mass equal to E/c^2  (where c is the speed of light)
  92.     and conversely if it loses energy. The derivation of this result was
  93.     based on the assumption that conservation laws must hold, equally, in
  94.     all frames of reference, and it used the principles of conservation
  95.     of momentum, of mass and of energy to arrive at E=mc^2."
  96.  
  97. Bondi goes on to list (in the box mentioned above) several cases of "Mass and
  98. energy misrepresented":
  99.  
  100. 'The connection of energy and inertial mass by the proportional constant c^2
  101. implies the release of vast amounts of energy for the destruction of relatively
  102. small quantities of matter and vice versa.' Muirhead H, 1973 'The Special
  103. Theory of Relativity' (London: Macmillan) p58
  104.  
  105. '... and, in fact, the conversion of matter into energy is the source of the
  106. power liberated in all the exothermic reactions of physics and chemistry.
  107.    Since mass and energy are not independent entities the separate conservation
  108. principles of energy and mass are properly a single one, the principle of 
  109. conservation of mass energy. Mass *can* be created or destroyed, but when this
  110. happens an equivalent amount of energy simultaneously vanishes or comes into
  111. being, and vice versa. Mass and energy are different aspects of the same thing.'
  112. Beiser A, 1973 'Concepts of Modern Physics' (Tokyo: McGraw-Hill Kogakusha) p36
  113.  
  114. '...Einstein's Theory of Relativity provides an explanation. According to this
  115. theory, mass and energy are no longer to be considered as independent things;
  116. instead, one can be converted into the other. Matter can, under certain
  117. circumstances, be converted into energy, and - the other way round - energy
  118. can be frozen into the form of matter... in this way the mass-energy relation
  119. has become firmly established as a physical law: mass and energy must now be
  120. considered  to be interchangeable forms of the same thing.' Freeman I M, 1974
  121. 'Physics Made Simple' (London: Heinemann) p241
  122.  
  123. 'For many years the laws of conservation of mass and energy were viewed as 
  124. valid but quite independent laws. Einstein however showed that mass and energy
  125. can be converted into each other, so that these two laws are but two aspects
  126. of a single, deeper law, the conservation of mass-energy.
  127.    In nuclear reaction...the change in mass can be easily measured. In such
  128. cases the interconvertibility of mass and energy must be fully taken into
  129. account.' Halliday D and Resnick R 1981 'Fundamentals of Physics (2nd edn)'
  130. (New York: John Wiley) p123
  131.  
  132. Other instances are quoted too. Bondi concludes his article with a section on
  133. "Getting in right" where he begins:
  134.  
  135.     "The best way to appreciate Einstein's conclusion is to realise that
  136.     energy has mass. The best way to express it is to say that the mass of
  137.     energy E is m, given by m=E/c^2. Students should be taught that:
  138.     
  139.          i) energy has mass;
  140.            ii) energy is always conserved;
  141.            iii) mass is always conserved.
  142.  
  143.         They should be warned against believing erroneous statements that mass
  144.     and energy are interconvertible, and they should be urged to avoid
  145.     such terminology as the 'the equivalence of mass and energy'."
  146.  
  147. I'm perfectly aware that the above contains no world-shattering revelations,
  148. although if I'd read it when at school it would have cleared up quite a few
  149. reservations I had about, say, the way I was taught about nuclear fission.
  150. It does demonstrate, though, that the rather nonchalant attitude in the
  151. research community filters down to a lower level, and is only really a trivial
  152. matter if you ignore the importance of educating non-specialists properly.
  153.  
  154. Martin.
  155.