¿Por qué E=mc2E=mc2E = mc^2 no contradice el principio de conservación de la masa?

Es cierto, viola la conservación de la masa. Este principio de conservación de la masa se estableció antes de que Einstein mostrara su famosa ecuación de$E=mc^2$. Por eso hoy decimos que en un sistema cerrado se conserva masa-energía . Es decir la suma de masa y energía en un sistema cerrado es constante. (Si todavía le gusta pensar en la conservación de la masa, entonces piense que la masa y la energía son equivalentes y, por lo tanto, si dice que la masa, que es equivalente a la energía, se conserva, entonces el principio aún se mantiene). Y tampoco es cierto que no puedas convertir los átomos en energía pura, absolutamente puedes . Simplemente los chocas con la misma masa de antimateria. Como casi todo alrededor es materia, tiene sentido que en la práctica sea muy difícil convertir los átomos en energía pura.

No existe el principio de conservación de la masa. La masa se conserva aproximadamente en las reacciones químicas, el contexto de la observación.

En realidad, una mejor manera de enunciar la noción que el hablante está tratando de transmitir en química es enunciarla estequiométricamente: el número de átomos de todas y cada una de las especies elementales que componen los reactivos y los productos de reacción no cambia con la reacción química. Si tienes 20 átomos de hidrógeno y 10 átomos de oxígeno (que forman diez moléculas de hidrógeno y cinco moléculas de oxígeno) antes de su reacción, y se combinan para formar agua, entonces todavía tienes 20 hidrógenos y 10 oxígenos después de la reacción, solo que están en 10 moléculas de agua.

En los cien años transcurridos desde que la ciencia pensó que la masa se conservaba, la masa se ha convertido en una noción cada vez menos importante en la física. La masa ahora tiene solo un uso riguroso en la física como la noción de masa en reposo :

1. La masa restante $m_0$de un sistema es igual a la energía total de ese sistema medida desde un marco que está en reposo relativo al sistema (en unidades naturales - en unidades SI tenemos$E = m_0\,c^2$). "En reposo" significa que el momento total del sistema es cero en este marco;
2. La segunda ley de Newton se convierte en$\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{P}}{\mathrm{d}\,t}= \frac{\mathrm{d}(m_0\,\mathbf{u})}{\mathrm{d}\,t}$, dónde$\mathbf{F}$es la fuerza cuatro y$\mathbf{u}$las cuatro velocidades .

Pero incluso la masa en reposo no se conserva y no es linealmente aditiva para los sistemas compuestos. Por ejemplo, dos fotones, cada uno de energía$E$moviéndose en direcciones opuestas en relación con nuestro marco, cada uno tiene una masa en reposo de cero. Pero el sistema como un todo, desde un marco donde los dos tienen momentos iguales (que resulta ser el nuestro), tiene una masa en reposo de$2\,E/c^2$.

Para los sistemas cotidianos que experimentan reacciones químicas, la conservación y la aditividad lineal para los sistemas compuestos son buenas propiedades aproximadas de la noción de masa.

Las reacciones nucleares cambian esa idea por completo. Normalmente, los productos de una reacción nuclear exotérmica tienen un pequeño porcentaje de déficit de masa en comparación con los reactivos. Incluso en las reacciones químicas existen diferencias entre las masas de los reactivos y los productos, pero las diferencias son mínimas.

La masa solo parece ser constante, porque si un sistema solo cambia significativamente su masa en reposo liberando / tomando cantidades de energía que son mucho mayores de lo que vemos en el mundo cotidiano.