Si no hay una velocidad definida en el universo, solo velocidades relativas, ¿cómo aumenta la energía cuando la velocidad se acerca a la velocidad de la luz?

¿El concepto de energía aumenta a medida que se acerca a la velocidad de la luz debido al hecho de que esto solo es cierto en relación con el observador?

Digamos, hay un escenario en el que una persona en un cohete pasa por delante de la Tierra acercándose a la velocidad de la luz en relación con alguien que está parado en la Tierra. Desde la perspectiva del hombre en la Tierra, la energía de la persona en la nave espacial y la propia nave espacial tienen una energía mayor en comparación con su energía en reposo, pero desde la perspectiva de la persona a bordo de la nave, él y el nave espacial tiene la energía en reposo y la Tierra tiene una mayor energía en comparación con estar en reposo.

Para agregar a esto, digamos que el hombre en la Tierra subió a su propia segunda nave espacial y finalmente alcanzó cerca de la primera nave espacial y se acerca a la misma velocidad que la primera nave espacial. En relación con la segunda nave espacial, ¿el aumento de energía de la primera nave espacial disminuiría gradualmente hasta su energía en reposo hasta alcanzar la velocidad exacta?

¿Es todo esto cierto?

(Quiero que todos entiendan que me estoy enfocando en el aumento de energía debido a un objeto/partícula a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, ya entiendo cómo aumenta la energía en la física newtoniana debido a la ecuación de KE).

El concepto de que la masa aumenta a medida que un objeto masivo se acerca a la velocidad de la luz ya no está de moda entre la comunidad física. Más bien, piense en ello como un impulso o un aumento de energía en lugar de una masa.
Entonces esto significaría que la energía aumenta a medida que aumenta la velocidad; ¿Se aplica eso a lo que estaba diciendo, en relación con el observador en la nave espacial, él y su nave están en su 'energía de reposo' y en relación con el observador en la Tierra, él y la Tierra están en su 'energía de reposo'? ?
La energía no se conserva cuando la ven los observadores en diferentes marcos. Ningún observador vería nada inusual en sus cálculos. Tenga en cuenta que parte de su pregunta insinúa el deseo de ser ambos observadores, es decir, estar simultáneamente en diferentes marcos. Como esto no es posible, tal vez la pregunta no sea válida. Pero me abstengo de decir que no es válido porque alguien más inteligente que yo probablemente daría una buena respuesta, razón por la cual solo estoy comentando.
Si eliminaste todas las apariciones de la palabra "invariante" y si cambiaste la palabra "masa" por "momentum" en todas partes, esto sería perfectamente correcto.

Respuestas (2)

Sí, la energía y el aumento de energía dependen de su marco de referencia, ¡pero esto NO es especial para la relatividad! Lo mismo sucede en la mecánica clásica.

Escribí una respuesta similar a la pregunta "¿Puedes decir tu velocidad absoluta en el espacio?"

Considere la ecuación regular de la mecánica newtoniana, k mi = 1 2 metro v 2 . Si pesas 50 kg, te mueves a 0 metros por segundo y quieres acelerar 1 metro por segundo, necesitas 0.5 50 1 = 25 julios de energía. Si te mudas a 1000 metros por segundo (aproximadamente tres veces la velocidad del sonido en nuestra atmósfera) y desea acelerar un metro por segundo, necesita 0.5 × 50 × ( 1001 2 1000 2 ) = 50025 julios de energía.

Este hecho no significa que haya un marco de referencia especial, ni que puedas saber tu velocidad a través del espacio, ¡ni nada extraño! No hay relatividad especial aquí, solo mecánica clásica cotidiana.

¡Deberías entender mejor la energía en la mecánica clásica antes de ver la energía en la relatividad especial!

Entiendo los conceptos de la física newtoniana, pero a lo que me refiero es al hecho de que la energía no es lineal a 1/2 mv <sup>2</sup> cuando se acerca a la velocidad de la luz. Originalmente, esta pregunta estaba dirigida a cuestionar por qué la masa aumentaba más cerca de la velocidad de la luz, pero demasiadas personas explicaron que la energía aumentaba a un ritmo creciente en lugar de la masa.
@NeilGraham Creo que deberías tener más cuidado y sigo pensando que esto responde a tu pregunta. El tren de pensamiento, "si la energía va al infinito a medida que te acercas a la velocidad de la luz, midamos nuestra energía para encontrar nuestra velocidad absoluta en el universo" es una falacia, pero es igual de tentador en la mecánica clásica debido al cuadrado en energía cinética clásica. El título (específicamente la frase "si no hay una velocidad definida en el universo") es lo que me hizo abordar ese concepto erróneo. No hay nada que decir a la mayor parte del OP, pero "sí, así es, la energía es relativa".
Veo lo que estás diciendo.

¿El concepto de masa aumenta a medida que se acerca a la velocidad de la luz debido al hecho de que esto solo es cierto en relación con el observador?

Cuando dices que aumenta la masa, lo que quieres decir es que aumenta la energía. No desea tener una masa diferente para las fuerzas en diferentes direcciones, por lo que ahora se abandona la idea de que la masa cambia con la velocidad. Tiene energía en lugar de aumento de masa cuando aumenta la velocidad y tiene que aprender cuándo usar energía versus masa. Por ejemplo, la energía es la fuente de la gravedad, no la masa.

La masa se convierte en algo que te dice cómo equilibrar la energía y el impulso, si la masa es cero, cantidades iguales de ambos. Si la masa no es cero, entonces la energía excede al impulso en una cantidad que depende de la masa.

Y luego está el punto de que la energía depende de tu estructura. La energía depende de tu observador, al igual que el impulso.

Desde la perspectiva del hombre en la Tierra, la masa de la persona en la nave espacial y la nave espacial misma tienen una masa invariable que es mayor que su masa en reposo.

Absolutamente no. No se puede decir una masa invariante relativa a un observador. Una cosa invariante no depende del observador. Por ejemplo, el balance de energía y cantidad de movimiento de un sistema no depende del observador, y esa es la masa del sistema. Y no es la suma de las masas de las partes.