home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / physics / 19306 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-20  |  5.2 KB

  1. Path: sparky!uunet!pipex!unipalm!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: <1992Nov20.161900.5782@bas-a.bcc.ac.uk>
  6. Date: 20 Nov 92 16:19:00 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> <1992Nov19.145532.34225@bas-a.bcc.ac.uk> <19NOV199211063691@csa1.lbl.gov>
  8. Organization: Bloomsbury Computing Consortium
  9. Lines: 105
  10.  
  11.  
  12. sichase@csa1.lbl.gov (SCOTT I CHASE) writes:
  13.  
  14. >In article <1992Nov19.145532.34225@bas-a.bcc.ac.uk>, ucap22w@ucl.ac.uk (Martin S T Watts) writes...
  15. >> 
  16. >>    "It has come to our notice (for example Warren, 1976) that there is
  17. >>    quite widespread misunderstanding about the interpretation of
  18. >>    Einstein's famous equation E=mc^2. It seems that this is often
  19. >>    regarded as something rather like a monetary rate of exchange, such
  20. >>    as L1.00=$1.45, and that mass and energy are thought to be
  21. >>    interconvertible, each to the other. This is not so. Mass and 
  22. >>    energy are not interconvertible. 
  23.  
  24. >No matter which definition of mass ("old" or "modern") you use, energy
  25. >and mass are still interconvertible.  When an electron and positron 
  26. >annihilate into a pair of photons, which are absorbed by a piece of lead, 
  27. >you end up with hot lead. 
  28.  
  29. But the thermal energy of the hot lead is not exempt from E=mc^2. It has
  30. mass too.
  31.  
  32. > You can extract work from the temperature 
  33. >difference thus created.  The mass of the original pair (whether you 
  34. >count just the rest mass, or the relativistic mass) has been converted 
  35. >into work.  If this is not mass being converted to energy, what is it?
  36.  
  37. It's mass being conserved and it's energy being conserved. The mass is present
  38. as that of the particle-antiparticle pair originally, then that of the photons
  39. (often three in e+ e- annihilation actually), which I maintain *do* have mass,
  40. and finally as that of the thermal energy of the lead. The energy is the
  41. "rest mass" energy of the positron and electron, the electromagnetic energy
  42. of the photons, and the thermal energy of the lead.
  43.  
  44. >>    They are entirely different
  45. >>    quantities and are no more interconvertible than are mass and
  46. >>    volume, which also happen to be related by an equation, V=m*rho^-1.
  47. >>    Mass and volume are different quantities and have different 
  48. >>    dimensions. So have mass and energy. They feature differently in
  49. >>    equations.
  50.  
  51. >That's just gibberish.  The equation you quote is not a physical relationship
  52. >between two physical quantitites.  It is the definition of density. It
  53. >has no physics content.  
  54.  
  55. Are mass and volume not two physical quantities? I'd have thought so.
  56. It mightn't be a perfect analogy, but I wouldn't say it was gibberish. You
  57. could argue that E=mc^2 was a definition of the speed of light.
  58.  
  59. >E^2 = m^2 + p^2 tells you how much total energy
  60. >a system contains, i.e., how much work you can extract from it. 
  61.  
  62. Yes, but it still doesn't say that energy and mass are one and the same. And
  63. take care to note that your m is the rest mass here, whereas p is a function
  64. of the relativistic mass. I'm sure you realise this.
  65.  
  66. > It includes
  67. >the physically necessary contribution from the mass, which, when converted
  68. >into energy, allows more work to be done than can be accounted for by 
  69. >just the kinetic energy of the original system components.
  70.  
  71. Again, the mass isn't convertible into energy and the way you describe it seems
  72. to imply that this isn't just a matter of definition. The equation you cite is
  73. just a splitting up of the total energy of a system in to rest mass energy and
  74. kinetic energy. Both forms have mass. The mass of the total energy is easily
  75. calculable:
  76.  
  77. Since E^2 = m(0)^2c^4  + p^2c^2
  78.  
  79. and  m=E/c^2   (m being the relativistic mass)
  80.  
  81. then  m^2 = m(0)^2  +  p^2/c^2
  82.  
  83.           = m(0)^2  +  m^2 (v^2/c^2)
  84.  
  85. whereupon  m^2 = m(0)^2 / (1 - (v^2/c^2))
  86.  
  87. as is well known.
  88.  
  89. >A question for Martin:
  90.  
  91. >If energy and matter are not interconvertible, where does all the energy
  92. >of an atomic bomb blast come from?  
  93.  
  94. I'm afraid someone got in ahead of me, but the energy was simply present
  95. originally as the binding energy of a nucleus. No new energy is created.
  96. Neither is any mass destroyed, since the mass of the binding energy becomes
  97. the mass of the kinetic energy of the fission fragments (assuming we're talking
  98. about fission).
  99.  
  100. This is where I think this definition of mass as rest mass becomes confusing,
  101. because people automatically think of "relativistic mass" as referring to
  102. mass acquired as a consequence of kinetic energy, whereas it's really the mass
  103. that we know, through SR, *all* forms of energy to possess.
  104.  
  105. I was always taught at school, and as an undergraduate too, that the energy
  106. was released in fission as a consequence of the mass of the fragments being
  107. less than that of the original nucleus. The rest mass of the fragments
  108. certainly is less than the rest mass of the parent nucleus, but this
  109. description encourages the conclusion that mass is destroyed, which I don't
  110. think is a useful way of looking at things. I still don't see what's so
  111. confusing about defining mass to be that quantity which is *always* conserved
  112. in an inertial frame of reference - surely that's a more appealing description
  113. and one which is more closely related to original definitions of mass.
  114.  
  115. Martin.
  116.