Es el contenido de energía de un sistema diferente dependending en el observador?

Question

Por el bien de la simplicidad, vamos a imaginar que todo el Universo está vacío a excepción de un único bulto de (clásica) de la materia con masa $m$. En su centro de impulso marco, es claro que la energía total es simplemente la $E_\text{CoM}=mc^2$. Sin embargo, en un marco en movimiento relativo con velocidad de $v$, $E_\text{moving}=\sqrt{m^2c^4+p^2c^2}> mc^2$ para todos los distinto de cero $v$.

Podemos inferir que el contenido de energía de un sistema puede ser diferente en relación a el observador? Esto no viola la primera ley de la termodinámica?

Answer 1

Sí, lo observado en el contenido de energía difiere entre diferentes observadores:

La energía es manifiestamente no invariante de Lorentz cantidad, como es el cero componente del impulso cuatro vectores, y por lo tanto difiere entre los diferentes sistemas de inercial. Por tanto, más trivialmente, diferentes marcos observar diferentes contenidos de energía para el mismo sistema.

Esto no significa que la conservación de la energía es violado, ya que la conservación de la energía indica simplemente que el tiempo derivado de la energía es cero y es, dentro de cada marco. Sólo cuando el cambio de marcos, la energía que observar los cambios, y de nuevo, en cada momentáneamente comoving en el marco de ese proceso, la energía es, de hecho, se conserva.

Answer 2

Esto es realmente sólo una nota a pie de página ACuriousMind la respuesta, ya que no puede mejorar en su discusión de la energía.

En la relatividad especial y general, no es un invariante de la cantidad análoga a la energía llamada el estrés-tensor de energía. Esto no depende del observador, que es todos los observadores en todos los frames medir la misma tensión-energía tensor (aunque su representación varían para diferentes observadores).

Answer 3

La Mecánica newtoniana: Una partícula de masa $m$ se mueve con velocidad constante $v$ en un marco inercial de A. La energía de la partícula es:

$$E_A=E^{kin}_A=\frac{1}{2}m v^2 $$

La energía de la misma partícula en un marco B moviéndose con velocidad de $v$ en relación al primer fotograma:

$$E_B=E^{kin}_B=0 $$