エネルギーは、そのまま質量か。

例えば、バネを縮めると質量が増えますか。

はじめに、バネと固定金具の質量をそれぞれはかって、合計がMだったとします。

次に、バネを思いっきり縮めて、止め金具で、バネを固定します。

前後で何が違うかというと、バネにエネルギーがため込まれた状態になります。

その一体となったバネと止め金具の質量は、Mよりも大きいですか。

そうだとすると、
質量は、ため込まれたエネルギーをEとすると、E=mc^2で表されるmだけ増えますか。

そうだとすると、エネルギーと質量は変換するものではなく、エネルギーは、そのまま質量ということは言えますか。

質問者からの補足コメント

• 「自分の質問に回答して欲しくない！という利用者がいたら、ブロックすることができます。ブロックに登録された利用者は、あなたの質問を見ることが出来なくなります。また、別の利用者の質問についている回答も非表示になります。」
  
  
  
  説教するのが趣味なら、このままにして、あなたの憂さ晴らしに、とことん付き合ってあげます。
  
  それか、もしも、私の質問が見たくないというなら、言ってください。
  
  ブロックリストに入れて差し上げます。
  
  どっちがいいですか。

  No.8の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/05/13 21:29

• この際、質量の定義を教えてください。少し調べたぐらいではあいまいです。
  
  定義は自然界に存在するものではなく人間が決めるものですが、話の第一歩として大切だと思います。ある対象がその定義からはずれていれば、対象には質量はないことになります。そうなれば、定義だからしょうがないということで決着です。

  No.11の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/05/14 12:16

• 質量とは何かを言わないと、あるものが質量なのか質量でないのか、何も言えないでしょうよ。
  
  少なくとも、私は、質量とはこういうものだと言っています。厳密ではないけど、定義めいた書き方をしているときもありました。
  
  それに対して、あなたは、それは古典だの、マクロだのと繰り返すばかり。頭が凝り固まっています。
  
  じゃあ、質量って、何なのよ？とあなたに聞いても、スルーしてますね。
  
  そんなことでは、質量とは何かを言えないとの疑いを持ってしまいます。
  
  質量が何かを言わないで、よくもまあ、何かに質量があるだのないだのと言えたものですね。
  
  ということで、
  質量って何ですか。
  
  それを統一させてください。

  No.12の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/05/14 22:54

No.1 回答者： ogi_3 回答日時： 2023/05/11 21:38

増えません

No.2 回答者： ogi_3 回答日時： 2023/05/11 21:56

なぜ増えるのか？

No.3 回答者： ogi_3 回答日時： 2023/05/11 22:08

ばねを縮めてエネルギーがどこで物質に転嫁するのか？

ばねに蓄えられたエネルギーはエネルギーのまま。

E=mc^2は物質はエネルギーに転換できるという概念。
エネルギーの転換が行われていないのに、質量が変化することは無い。

何を独自に屁理屈で考えているか知らないけれども、基礎から学びなおした方が良いよ。

No.4 回答者： fadklsj 回答日時： 2023/05/11 22:33

バネを縮めると質量が増えるかどうかは、相対性理論の観点から考える必要があります。

一般に、エネルギーと質量は等価であり、エネルギー=mc^2の関係が成り立ちます。ここで、mは質量、cは光速です。

バネにエネルギーをため込むと、そのエネルギーに相当する質量が増加します。 しかし、その増加量は非常に小さく、通常の測定ではほとんど検出できません。

たとえば、バネに1Jのエネルギーをため込んだとします。その場合、バネの質量は

m = E/c^2

= 1/(3×10)^2

= 1.11×10^-17 kg

だけ増えます。これは原子の質量よりもずっと小さいです。

したがって、バネを縮めると質量が増えるというのは正しいですが、その増加量は無視できるほど小さいです。

エネルギーと質量は変換するものではなく、エネルギーはそのまま質量ということは言えません。エネルギーと質量は同じものの別の表現であり、物体の運動や相互作用によって変化することがあります。

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2023/05/11 23:50

エネルギーが「そのまま」で質量である, というわけではない. 例えば「運動エネルギー」が質量か, というと視点によって質量とみなさ

れることもあれば質量とはみなされないこともある. どんなに高速で運動していたとしても, 中性子星は中性子星であってブラックホールにはならないのだ.

No.6 ベストアンサー 回答者： stomachman 回答日時： 2023/05/12 03:11

> その一体となったバネと止め金具の質量は、Mよりも大きいですか。

　その通りです。系全体が持つ運動量の寄与を除いた、いわゆる静止質量を考えると、バネ（を構成する分子 or 原子に働く応力）のエネルギーの分だけ質量が大きくなる。ところで温度を上げても質量が増えるし、放熱すれば質量が減る。バネを縮める際に温度も変化しますから、その影響を忘れずに算入しなきゃなりません。

No.7 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/05/12 09:56

>光子には、エネルギー分の質量(静止質量ではない)があると言えますか。

単独では古典的な縦質量は無限大かな(加速できないので)

でも、何らかの方法で多数の光子を閉じ込めることが
可能なら、質量を持つと考えられています。
＃閉じ込めている容器が動きにくくなるという意味で

No.8 回答者： tsumina 回答日時： 2023/05/13 19:49

＞その一体となったバネと止め金具の質量は、Mよりも大きいですか。

当然大きくなります。質量への変換だとか、とんでも回答がありますが、違います。エネルギーをもった系全体の質量として観測されます。

だからといって、光子が質量をもつわけではありません。ゲージ粒子は、質量を持たないのは、自明です。いいかげん、同じ質問をするのはやめましょう。

No.9 回答者： tsumina 回答日時： 2023/05/14 09:48

>質量というのは、定義しだいです。

あなたは、質量は静止質量ということにしようと言っているだけでしょう。多くの人が言っているからといっても、納得できません。

そんな話は物理学のどこにもありません。頭を冷やしてください。

あなたが言うのは、止まれるものが、静止している場合と、動いている場合で、質量がかわったように見える・・・という話であって、その場合にのみ、静止質量という言葉が使われます。

しかし、光子には適用できません。いいですか？光子は止まることができないのです。止まることが出来ない素粒子です。止まることが出来ないので、静止質量がないのは当たり前ですし、動いた場合に質量が変わるとき、その初期値を静止質量と言うだけなので、止まらないものに、止まるものの発想を応用することがナンセンスで間違いです。そもそも質量に静止もくそもありません。

そして、ゲージ理論を勉強してください。物理学の根底は対象性です。電磁気力を伝える光子も含め、そもそもゲージ粒子には、その導出仮定を考えれば自明で、質量がありません。あってはゲージ粒子にならいからです。しかし、質量をもつ素粒子がある不思議を考えた結果、本来対象性を持ち、質量をもたないゲージ粒子が、自発的対称性の破れからヒッグス機構により質量をもった。それが、ついこの間それが確かめられたのです。光子は、ヒッグスには無関係ですから質量を持ちようがありません。

さらに、標準理論の上位互換の調弦理論は、およそすべての標準理論の性質を、よりこまかく説明することができますが、この超弦理論のおおもとも、弦の振動から発生する振動モードの和を、光子の質量がゼロという条件をつけることで、さまざまな理論を導きます。

だれがなんと言おうと、今の時点で、光子の質量はゼロ。
天と地がひっくり返ってもゼロです。

光子は運動量を持つが、質量はもたない。それが物理学の現時点での結論です。光を系に閉じ込めて、外部から観測すれば、当然そのエネルギー分の質量は観測できますが、それは光子の質量ではありません。

＞あなたが、教科書による標準的な考え方をもってきても、質量があるかないかの素朴な疑問には答えられていません。

何を行っているのでしょうか？語るに落ちるとはこのことです。教科書による標準的な考え方が当然です。ここは、妄想を討議擂る場ではありませんし、それをあなたのような素人と討議するつもりもまったくありません。サイトでも禁止されている事項です。一般に認められた理論をもとに、知識のある人が、ない人に教える場です。

あなたが、そのよくわからない理論を提唱したいなら、学会に論文でもだしてください。その前にまず、場の量子論をちゃんと勉強してからにしてくださいね。ゲージ理論も、ゲージ粒子もわからず、知ったかぶりで、静止質量だとか語るから、おかしなことになるのですから。

No.10 回答者： tsumina 回答日時： 2023/05/14 09:59

＞「自分の質問に回答して欲しくない！という利用者がいたら、ブロックすることができます。

ブロックに登録された利用者は、あなたの質問を見ることが出来なくなります。また、別の利用者の質問についている回答も非表示になります。」

物理学の理論にないことを、ひたすら自分の、素人の間違った解釈で、マルチポスト投稿し続ける。それを指摘すると気に食わないからブロックですか（笑）おかしな話です。

あなたがなんと言おうと、間違いは間違い。
光子に質量はありません。

ブロックを恐喝に使って、間違いを正そうとする回答を排除するなら、QAサイトは成り立ちませんし、わからないから質問しておいて、わからな側が、駄々をこねるのでは、やりとりが単なるノイズになります。人に質問をするというのは、無知の知が、基本中の基本。持論の吹聴や、意見表明をするから、やめてくれとお願いしているのです。

ブロックは自由ですが、理論がわかる人には、だれが間違っているか、はっきりとわかりますからね。あなたは、まず基礎を勉強することをおすすめします。