In this guide, we will discuss How does Apple Health calculate resting energy, what is the difference between resting energy and active energy, how to calculate resting energy with the formula and some additional considerations.
How does Apple Health calculate resting energy?
You may find useful knowing how Apple Health calculates resting energy if you use it for wellness and fitness purposes or if you are simply wanting to start using it soon. The Apple Watch uses information such as your age, weight, gender and height in addition to the GPS in your iPhone to calculate both resting calories and the calories you burn through exercise. The resting calories burned are also known as Resting Metabolic Rate or RMR, which will differ from one person to another.
Owning a smartwatch is important for some people, especially those who like to keep monitoring their health like me. For instance, I own a smartwatch, not precisely an Apple Watch but it has proven to be as effective. I wear it every day and I’m constantly checking the stats to see what changed, I do that automatically. I have noticed those times during the day when I am more active, having to walk somewhere or when I’m exercising that I see some peaks in my heart rate. I have also noticed when it is at its lowest and I often wondered what it meant, here we have the answer.
Resting energy vs Active Energy
For most people, resting calories are not as important as active calories, why? Because for many users, their interest is set on how many calories they have burned after a certain activity and also because the amount burned of resting calories is always lower.
The Apple Watch uses your basic information such as your age, gender, height and weight, in addition to the GPS in your phone and data from the sensors to calculate both the resting calories and active calories. This is why providing the data at the beginning of the initial set up is very important, so your Apple Watch reflects the most accurate information.
If you need to update the information, open the app on your phone and change the values by going into My Watch> Health section.
Finally, the resting calories are also known as Resting Metabolic Rate or RMR, which will vary from one person to the other so don’t try to compare it with someone else and expect to have the same exact amounts reflected. However, an average person requires around 1600 calories to keep their body functioning even if they did nothing at all during the day.
How to calculate resting calories
Here is the formula on how you could manually calculate resting calories for both men and women:
- For women: BMR = 655 + (4.35 x weight in pounds) + (4.7 x height in inches) – (4.7 x age in years)
- For men: BMR = 66 + (6.23 x weight in pounds) + (12.7 x height in inches) – (6.8 x age in years)
As idownloadblog.com indicates, “The Move ring in the Activity glance/app shows how many calories you’ve burned. You can swipe on the lower half of the screen during your workout to review elapsed time, average pace, distance covered, calories consumed and heart rate”.
Moreover, after completing your workout in the Workout out and via the Activity app on your phone, you will see a breakdown of the resting vs active calories burned. Additionally, it is important to consider that Apple Watch calculates calories burned differently for outdoor and indoor activities. For indoor activities, it calculates the calories only using your heart rate measurements and for outdoor, it uses the GPS to calculate the distance and pace.
Is the Apple Watch accurate?
As we have discussed, your Apple Watch uses your personal information to calculate the metrics resulting from your daily activities. For instance, if you have used your bicycle to go to work instead of taking a bus or if you have been to the gym for an hour during the morning before going to work then, you will see all the information related to these activities.
Subsequently, it is important to keep your information up to date in case you didn’t do this during the initial set up. Your Apple Watch uses this information to calculate and estimate the calories you have burned and more.
Earn Move and Exercise credit
I remember the first few days of using my smartwatch how obsessed I was with how the stats changed and were updated every day. As the days went by, I started to notice a trend on the days I did exercise vs those I didn’t get to do much. This is why it is important to earn a move and exercise credit but, how? Let us explain.
The Apple support team indicates that, for every full minute of movement that exceeds the intensity of a brisk walk, will count towards your daily Exercise and Move goals. For instance, to make sure you are earning Exercise credit while you take your dog out for a walk, allow the arm with your Apple Watch to swing naturally and freely while the other hand holds the leash.
Wrist detection
Make sure the wrist detection is on because if it happens to be off, you won’t get Stand notifications, and your Watch won’t track your Stand progress. Additionally, background heart rate readings won’t be recorded if Wrist Detection is off.
To check if Wrist detection is on or off, go to the settings, open the Apple Watch on your iPhone and tap the ‘My Watch’ tab. Then tap passcode and make sure the Wrist Detection is enabled.
Using ‘Activity’ to view your calories
Some smartwatches will count calories the same way but they will display it differently, which is the case of the Apple Watch. Your Apple Watch won’t tell you how many calories you have burned today but ‘Activity’ will. Initially, you’d think your watch doesn’t have this feature included, however, dig a little bit deeper into all the ‘hidden’ features and you’ll see that your Apple Watch does estimate calories.
Subsequently, go to ‘Activity’ and select the day of your interest. Then, swipe left on the Move field below the rings and there are the total calories burned for the day listed as ‘Total calories’ under ‘Active calories’.
Why is this blog about How does Apple Health calculate resting energy important?
As we have discussed how Apple Health calculates resting energy, we need to consider the difference between resting energy/resting calories and active energy/active calories. The resting energy and the calories reflected are the calories burned just for living, sort of speak. They are the calories that you burn due to natural processes such as breathing. Moreover, we have seen the formula on how to calculate resting calories if you would like to do the exercise manually.
Please feel free to leave any comments or thoughts about the content of this article!
Frequently Asked Questions (FAQs) about How does Apple Health calculate resting energy
How is the resting energy calculated?
Resting energy or resting metabolic rate is calculated through equations as follows:
(RMR) kcal/day: (males) = 9.99 x weight (kg) + 6.25 x height (cm) – 4.92 x age(years) + 5; (RMR) kcal/day: (females) = 9.99 x weight(kg) + 6.25 x height (cm) – 4.92 x age (years) – 161.
How accurate is Apple Watch activity?
The accuracy of the Apple Watch has been a subject of debate along with the scientific community but this is not the only brand whose accuracy has been put to the test. For instance, in terms of calories, Stanford researchers tracked energy expenditure with the Apple Watch along with six other fitness trackers, and they found readings that deviated from their standard by up to 43 percent.
Why does my Apple Watch not count all my exercise minutes?
If your Apple Watch is not counting all your exercises in minutes, try the following steps: On your iPhone, in the Watch app, go to: My Watch > Privacy > Motion & Fitness – turn Fitness Tracking off. Restart both devices by turning both off together, then restarting your iPhone first. Return to the Fitness Tracking setting and re-enable it.
How does Apple calculate BMR?
Apple calculates BMR following the formula Active Calories = Total Calories – BMR. The active calories are additional calories you burn by doing exercise that you would not have burned if you were just resting. Therefore, Apple deducts your BMR from your Total Calories to calculate your Active Calories.
How many calories do you burn a day doing nothing?
Contrary to what people think, you are burning calories every day even if you are not doing anything, however, the calories you burn would be less than the ones you would burn if you did a regular physical activity. Moreover, the number of calories you burn increases according to body weight. So, a person who weighs 150 pounds might burn 46 calories an hour or between 322 and 414 calories a night.
References
idownloadblog.com
Support.apple.com
ios.gadgedthacks.com
«Владеть энергией покоя»
Душевная ясность – это не только состояние, доступное редким мудрецам. Это еще и повседневная работа над собой. С ней может справиться каждый, кто желает достичь внутреннего равновесия, управлять своим настроением и приобщиться к источнику спокойствия.
Psychologies: Автора книги о том, как достичь душевной ясности, научиться быть безмятежным, хочется спросить: «Как настроение?»
Кристоф Андре: Хорошее, неплохое… Хотя и грустноватое: ничего, так бывает после отпуска!
Несмотря на работу, которую вы так успешно проводите и с собой, и с вашими пациентами, вы все-таки бываете не в духе?
К. А.: Вы знаете, психологи часто интересуются теми вещами, которые нужны им самим! Если рассуждаешь о чем-нибудь, это вовсе не значит, что сам ты в этом отношении безупречен. В лучшем случае удается изложить способы, позволяющие взяться за решение проблемы и двигаться вперед. Я тут не провожу четкой границы между своим опытом и историями своих пациентов. Для меня это способ показать, что перепадам настроения подвержены все: «законсервировать» наше душевное пространство невозможно, следовательно, мы никогда не сможем достичь постоянной безмятежности.
Однако некоторым мудрецам и тем, кто практикует медитацию, это удается…
К. А.: Да, но таких людей очень мало, и им это удается в совершенно особых условиях. Это требует жизни практически в полном отрыве от мира. Пока вы остаетесь «подключенными» к жизни, пока у вас есть друзья, возлюбленные, дети и не поддающиеся полному контролю отношения с другими живыми людьми, вы не можете не испытывать смены настроения, перепадов в душевном состоянии. Это как со счастьем: с одной стороны, мы можем не переставая к нему стремиться, а с другой стороны, должны ясно понимать, что это работа, которую каждый день предстоит начинать заново. Впрочем, это верно и для многого другого: так мы едим, спим или размышляем… Нам надо по-настоящему усвоить, что метания души, которые настигают нас снова и снова, – не знаки нашего поражения, а неотъемлемое свойство всякого человека.
Наши настроения – состояния сложные. Не бывает так, чтобы только грусть или один гнев: у нас всегда смешанные ощущения».
Вы говорите о состояниях души, но в психологии нет такого научного термина…
Кристоф Андре: Я говорю о них, потому что в психологическом словаре не нашлось ничего более подходящего. Я имею в виду, что бывают отстраненные, «холодные» суждения, например: «Эта вещь красива», а бывают «горячие» суждения, неотделимые от наших эмоций: «Как же он сегодня меня достал!» Конечно, можно было бы говорить об «эмоциональной вовлеченности субъекта в процессы мышления и познания»… Но согласитесь, что звучит это не слишком вдохновляюще!
Наш мозг не знает отдыха
Что происходит в нашем мозге, когда он «бездействует»? Первые ответы получены при изучении данных томографии людей, которые находятся в расслабленном состоянии.
«Вопреки тому, что можно подумать, мозг даже в состоянии покоя очень активен», – комментирует результаты исследования нейробиологов Вашингтонского университета (США) нейропсихолог Филипп Фоссати (Philippe Fossati). Но это не мешает нам стремиться к душевному покою. Другие исследования показывают, что регулярная медитация позволяет быстрее «переходить» от одной зоны мозга к другой*. Тем самым те, кто преуспел в медитации, развивают в себе способность менять ход своих мыслей и, следовательно, свое эмоциональное состояние. Их способность сосредоточиваться на настоящем мгновении и проживать его всем существом и в полном сознании – еще один эффективный способ вызывать позитивные душевные состояния. «Мы собираемся и дальше развивать нейробиологический подход к медитации», – уточняет Филипп Фоссати.
Светлана Соустина
Значит, мы скорее говорим об эмоциях?
К. А.: Не совсем. Особенность наших состояний души в том, что это одновременно и мысли (акты познания), и эмоции, это всегда игра светотени и полутона. Они достаточно ненавязчивы, чтобы мы могли их отодвинуть на периферию нашего сознания и попытаться отвлечься на что-то другое: я испытываю легкую грусть, но стараюсь не подавать виду, а вот если бы я был в отчаянии, то не смог бы притворяться. Но наши настроения – это сложные состояния. Не бывает так, чтобы присутствовали только грусть или только гнев; у нас всегда смешанные ощущения. Вот например, меланхолия, о которой Виктор Гюго говорил, что это «счастье грустить». Или ностальгия: смесь счастливых воспоминаний и боли оттого, что время идет… По-моему, мы не правы, когда так мало внимания уделяем понятию «душевное состояние», ведь над ним столько работали поэты и писатели. Фрейд говорил, что во всех областях психологии, куда ему доводилось заглядывать, до него уже побывали поэты.
Душевные состояния, или настроения, о которых вы говорите, некоторые философы называли страстями. И кстати, понятие безмятежности, которое вы используете, тоже скорее философское.
К. А.: Мы сегодня являемся свидетелями интересного движения в психологии, которое стремится найти себе отличные от психоанализа теоретические основы – например, обращая свой взор в сторону философии. Безмятежность – это также и мудрость. Но если вы заговорите о мудрости с философами, они вам скажут, что от нее надо отказаться, это недостижимо, это слишком сложно… Нет! Я не философ, так что мне проще сказать, что мудрость нам доступна, хотя бы время от времени. Это не просто концепт, это нечто конкретное. Например, если у меня был плохой день и я раздражен, я стараюсь сказать себе, прежде чем вернуться домой к тем, кто мне дорог: «Не порти эти светлые минуты своими заботами».
Мудрость нам доступна, хотя бы на время. И это не некий абстрактный концепт, это что-то очень конкретное».
Все ли мы в равной степени одарены способностью быть безмятежными?
К. А.: Вообще говоря, люди нигде и ни в чем не равны. Ни в физическом отношении, ни в интеллектуальном, ни в умении усмирять свои эмоциональные всплески. Исследователи обнаружили, что ген, кодирующий нейромедиатор серотонин (стимулирующий чувство удовольствия и эйфории), у 10–20% населения представлен в особом варианте, и эти 10–20% примерно соответствуют наиболее эмоционально реактивным людям. Есть, несомненно, и другие факторы, врожденные и приобретенные, которые мы в конце концов выявим. Но важно, что у каждого есть возможность работать над своими слабыми сторонами, двигаться по направлению к покою, учиться «утишать» себя.
Что больше всего влияет на нашу эмоциональную неустойчивость?
К. А.: Раннее детство, если в нем формирующаяся привязанность к родителям была сопряжена с трудностями: безвременная смерть кого-то из родителей, их собственная эмоциональная неустойчивость, подверженность резким перепадам настроения… Далее, имеют значение ценности и принципы, передаваемые в семье: допускается ли вообще выражение эмоций? Или, наоборот, с эмоциями там перебор? Поведение родителей также играет роль; они, например, могут объяснить ребенку, что когда человек сердится, то, уважая другого, он не должен на него кричать, а должен сначала умерить свой гнев, а потом уже вступать в спор. Наконец, имеют значение обстоятельства и события жизни. Пациенты, имеющие проблемы в отношениях с людьми – застенчивость или социальные фобии, – часто говорят, что осознали свою слабость как возможную социальную проблему, когда учились в школе. Скажем, они краснели, стоило однокласснику попросить у них ластик, или теряли дар речи, выходя к доске… Такие люди начинают очень сильно зависеть от того, насколько доброжелательны к ним окружающие. А замыкаясь в себе, они не приобретают той способности к эмоциональной саморегуляции, которая могла бы развиться, если бы они продолжали контактировать с другими, воспринимая их не как судей, а как равных себе.
Вам не кажется, что сегодня мы больше нуждаемся в энергии, а не в покое?
К. А.: Энергия может сопровождаться безмятежностью; более того, для меня в этом и заключается истинная цель: достичь «спокойной энергии». Дело в том, что надо различать энергию и нервное возбуждение. Возбуждение – это то, что мы ищем в кофе, это сверхстимуляция, которая будет усиливать во мне раздражительность. А энергия даст мне готовность действовать, но не вызовет напряжения, это возможность развивать в себе позитивные настроения.
Но ведь мы чаще замечаем негативное душевное состояние, говоря: он(а) сегодня «не в настроении», «не в духе».
К. А.: Нет, есть множество позитивных настроений! Доверие, хорошее расположение духа, спокойствие… Но мы действительно склонны больше говорить о перепадах настроения в негативном смысле. Эволюционный подход объясняет такой перекос: негативные состояния – беспокойство, обида, страх, гнев и другие – в краткосрочном плане более полезны, поскольку позволяют адаптироваться и способствуют выживанию, а у позитивных состояний эти функции выражены слабее. Эволюция нас нацелила в первую очередь на выживание и только во вторую – на раскрытие своего потенциала.
По-вашему, любые состояния могут стать нам союзниками в движении к покою. Почему?
К. А.: Я думаю, мы не можем приобрести опыт душевной ясности и безмятежности, пока не убедимся, что способны преодолевать свое плохое настроение. Покой как защитный кокон – это уже не настоящий покой, а нечто очень хрупкое…
И что же конкретно надо делать?
К. А.: Возьмем для примера человека, который только что поссорился с кем-то из близких. Он уходит из дома, переполненный обидой, и продолжает дуться на другого, снова и снова прокручивая в голове ссору. Потом он начинает понимать, что сам подогревает в себе гнев. И задает себе вопрос: «Почему ты так сердишься? Потому что ощущаешь свое бессилие? Потому что тебе грустно? Да, все дело в этом, ты чувствуешь себя несчастным, потому что тебе хотелось бы, чтобы все сложилось по-другому. Ну так сосредоточься на этом и найди выход. А потом подумай о том, что другой сейчас тоже несчастен…» Обычно надо проделать примерно такую работу: превратить свой гнев в грусть. Но делать это смиренно, понимая, что мы год за годом будем попадать в ту же самую ловушку… но все-таки с каждым разом гнев будет чуть-чуть слабее. В этом и состоит цель: учиться управлять своими настроениями, а не окончательно подчинить их себе.
Мы не равны ни в чем: ни в физическом плане, ни в интеллектуальном, ни в умении усмирять свои эмоции». Кристоф Андре
Вы говорите, что, когда мы ходим пешком, медитируем или сосредоточиваемся на дыхании, это помогает достичь глубокого покоя. Но это ведь не затрагивает источников нашей грусти или гнева…
К. А.: Просто я не вижу пользы в том, чтобы пускаться в поиски причин, когда человек психологически в плохом состоянии. Чтобы двигаться вглубь, надо сначала избавиться от того, что лежит на поверхности. Научиться медитировать, регулировать свои эмоции, ослаблять их – все это не просто внешние трюки, это тот путь, на котором мы получаем доступ к более верному обретению себя. Конечно, время от времени нам может хотеться сделать вид, что мы совершенно спокойны, когда на самом деле мы испытываем неудовлетворенность или раздражение. Или мы можем пытаться убедить себя, что все в порядке, когда на самом деле это не так. Но, по-моему, для начала это уже неплохо – постараться отстраниться от своего тягостного состояния, чтобы понемногу его смягчить. Одно из главных посланий позитивной психологии состоит в том, чтобы напомнить нам: интроспекция и внутреннее равновесие даются не только как результат изучения и понимания. Они также являются результатом работы, упражнения, привычки. Так устроено любое освоение новых умений: мы можем влиять на наше настроение, если будем над этим работать. Это не сложнее чем научиться играть на пианино, но требует не меньше упорства. Нужны годы практики, чтобы выйти на хороший уровень, но уже через несколько месяцев это занятие может начать доставлять нам удовольствие.
* A. Lutz, J. Dunne, R. Davidson «Meditation and the neuroscience of consciousness» (Cambridge Handbook of Consciousness, 2007).
Источник фотографий:LILIROZE FOR PSYCHOLOGIES FRANCE
Наверное, самое важное для дальнейшей истории открытие Эйнштейна — это энергия покоя.
В классической физике понятие энергии связывалось с разными формами движения и взаимодействия частиц. Из формул же релятивистской механики следует, что даже у свободной покоящейся частицы имеется «энергия покоя» E0 = mc2. Как любая энергия, энергия покоя может частично или полностью быть преобразована в другие виды энергии.
Энергия покоя mc2 очень велика. Так, тело массой 1 кг обладает энергией покоя 9-1016 Дж. Такую энергию самая большая в России Саяно-Шушенская ГЭС вырабатывает за полгода. Однако эта огромная энергия чрезвычайно «труднодоступна». Если бы мы могли легко и просто «отщипывать» от энергии покоя тел, у нас не было бы проблем с обеспечением энергией.
Имя Эйнштейна, словно новая звезда, засияло на физическом небосклоне в 1905 году, когда этот никому не известный 26-летний работник бернского патентного бюро опубликовал сразу четыре революционные работы по теоретической физике. За первую из них он позднее был удостоен Нобелевской премии — это было объяснение законов фотоэффекта на основе квантовой гипотезы о свете. Вторая работа, посвященная теории броуновского движения, привела в итоге к окончательному признанию существования молекул. В третьей работе излагались основы специальной теории относительности, а в четвертой была открыта энергия покоя.
Способ высвобождения части энергии покоя для практического применения был найден в ядерной физике. Энергия, высвобождаемая в атомных реакторах — это и есть небольшая доля энергии покоя ядер. В ядерном реакторе используется всего лишь около 0,1% энергии покоя ядер — но и это в миллионы и миллиарды раз больше энергии любых химических реакций (при той же массе топлива).
Почти 100% превращение энергии покоя в электромагнитную энергию происходит лишь при аннигиляции вещества и антивещества (см. другие статьи), но для практического применения этот способ не годится, так как у нас нет готового антивещества, а на его синтез мы бы затратили энергии больше, чем получили при аннигиляции.
В релятивистской механике масса m приобрела новый физический смысл. В классической механике масса (m) — мера инертности тела. В релятивистской физике масса (m) — мера внутренней энергии тела (энергии покоя). Когда говорят об эквивалентности массы и энергии, имеют в виду, что изменение энергии покоя приводит к изменению массы, и наоборот. Так, Солнце излучает свет за счет своей энергии покоя, ежесекундно теряя при этом более четырех миллионов тонн своей массы.
Условие задачи:
Определить энергию покоя частицы с массой 8·10-31 кг.
Задача №11.5.12 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
(m_0 = 8 cdot 10^{-31}) кг, (E-?)
Решение задачи:
Условие этой задачи вызывает интересный вопрос: а какая частица имеет массу покоя меньшую, чем у электрона. Вероятно Вы думаете, что это может быть фотон света, но в задаче просят найти энергию покоя, а у фотона нет энергии покоя. Поэтому наличие слова “покоя” в условии скорее всего ошибочное.
Чтобы найти энергию покоя частицы, запишем формулу Эйнштейна для связи между энергией и массой:
[E = {m_0}{c^2};;;;(1)]
Здесь (E) – энергия покоя частицы, (m_0) – масса покоя частицы, (c) – скорость света в вакууме, равная 3·108 м/с.
Эта задача очень простая, решается в одну формулу, поэтому произведем расчет численного ответа (1 эВ = 1,6·10-19 Дж):
[E = 8 cdot {10^{ – 31}} cdot {left( {3 cdot {{10}^8}} right)^2} = 7,2 cdot {10^{ – 14}};Дж = 0,45;МэВ]
Ответ: 0,45 МэВ.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
11.5.11 Электрон с массой покоя m_0 движется со скоростью √3/2*c, где c – скорость света
11.5.13 Сколько лет должна гореть 100-ваттная лампочка, чтобы излучить миллиграмм массы?
11.5.14 Bo сколько раз полная энергия частица превышает энергию покоя, если ее кинетическая
Самое великое заблуждение в физике 20-го века
1. Или как трактовать знаменитую формулу E=mc2?
В 20-м веке появилась еще одна ветка эволюционного развития человека, воспитанных на ОТО – ОТОпитеки
Рис. 1. Авианосец «Enterprise» / https://goo.gl/NLJ8wz
Читатель насторожился, и не зря. Самое великое заблуждение в физике 20-го века – это содержимое знаменитой формулы E=mc2.
Крайне малое количество массы соответствует огромному количеству энергии, возможно ли такое?
В разных учебниках приводится сравнительная оценка взрыва атомной бомбы «Малыш» над Хиросимой, которая составила от 13 до 18 килотонн в тротиловом эквиваленте. Так вот такая энергия якобы содержится всего в 0,7 граммах массы любого тела.
Господа, как Вам такое сравнение: горошина весом в 1 грамм, на которой сидела принцесса, имеет в своем запасе энергии больше, чем при взрыве атомной бомбы над Хиросимой! У меня такие цифры в голове не умещаются и не укладываются! Но у многих ученых вполне укладываются, как некая норма или даже стандарт соответствия энергии в некотором количестве массы. А у некоторых даже возникает эйфория по поводу того, что в каком необычном и непознанном мире мы живем, который обладает такой неисчерпаемой энергией. Отсюда возникает резонный вопрос: почему они до сих пор не извлекают эту энергию, а строят огромные котлы и печи, в которых сжигают все, что хорошо горит? Почему они строят высотные плотины мастодонты, перегораживая русла рек, затапливая огромные территории, чтобы получить те самые киловатты энергии? Почему они так неэффективно используют топливные ресурсы, когда под ногами не освоенная несметная энергия?
Нет, господа, что-то здесь не так! Возможно ли понять то, о чем мы с гордостью, а порой и с пафосом говорим. Это я о чем?…
Самое распространенное математическое выражение 20-го столетия E=mc2. Это уравнение называется в честь якобы его создателя – соотношение Эйнштейна. Как только его не называют: универсальное соотношение между массой и энергией, формула века, икона современной физики, символ науки XX века, великое достижение теории относительности и т.п. Откуда такое благоговейное, порой даже раболебственное отношение к этому уравнению, отчего они его рисуют на кепках, на асфальте, на небоскребах, и даже на палубе авианосца. Я уже молчу про просторы интернета, где бедный Эйнштейн мучается, надувая виртуальными легкими красный шарик, на котором красуется все та же формула. Ее кто-нибудь проверял? Да, проверяли – для фотонов!
Благодаря Специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна это выражение стало самым распространенным математическим выражением 20-го столетия, точнее сказать, благодаря популяризаторам от науки. Эйнштейн обобщил, а фактически объединил законы сохранения массы и энергии, после чего был сделан вывод, что масса тела является одной из форм энергии и это уравнение стали называть соотношением Эйнштейна.
2. Энергия покоя
Само слово «энергия» было введено в науку в 1807 году английским физиком Томасом Юнгом. Его исследования касались света, как одной из форм энергии. Термин «энергия» быстро расширился и стал означать все, что может производить работу. Некоторые из ученых стали осознавать, что закон сохранения энергии нечетко соблюдается, когда при оценке не учитывались некоторые из ее форм, в первую очередь – теплота. К примеру, потеря механической энергии в узлах трения всегда сопровождается выделением теплоты.
Чем же понравилось людям это соотношение, что они как дети, из хулиганских побуждений, рисуют его, где ни попадя. Ну, прежде всего, наверное, своей простотой, а отсюда и дозволенной понятностью. Насчет последнего – одно замечание, так ли все понятно в данном уравнении? Вроде чего тут понимать, всего два сомножителя – масса m умноженная на квадрат скорости света c2 и в произведении получаем энергию вещества (тела). Но оказывается не все так однозначно, например, Л.Б. Окунь в своих статьях приводит четыре интерпретации данного уравнения [1,2].
Меня, в указанном соотношении всегда поражало несопоставимость цифр, после решения данного уравнения. Смотрите, я захожу в магазин, захотелось чего-то вкусненького, покупаю торт весом в 1 кг, несу его домой, ставлю на стол, распаковываю, разрезаю и съедаю. Конечно не сразу, но за сутки, если перед этим еще поголодать, то точно могу справиться. В перерыве между трапезами достаю калькулятор из широких штанин и подсчитываю, сколько же энергии получил мой организм. Срисуем это уравнение с палубы авианосца, а лучше возьмем два уравнения из статьи Окуня, где он пишет: «Прежде чем искать ответ на этот вопрос, еще раз напомню, что согласно первой формуле массе покоящегося тела отвечает энергия покоя E0, а согласно второй любое тело с энергией E имеет массу E/c2. Согласно первой масса тела не меняется при его движении. Согласно второй масса тела растет с ростом скорости тела. Согласно первой фотон безмассов, согласно второй у фотона есть масса, равная E/c2» [1].
E0=mc2 (1)
E=mc2 (2)
Для наших расчетов совершенно безразлично с символом обозначена энергия или без него, килограммовый торт имеет энергию:
Е=1кг∙(3∙108м/с)2=9∙1016 Дж. (3)
m – масса, c – скорость света в вакууме, равная 3∙108 м/с.
Энергоемкость съеденного торта составила 9∙1016 Дж! Это ж, какую работу должен я совершить после такой трапезы? Давайте сопоставим ее, например, с электроэнергией. Данная величина приблизительно равна 3∙1010 кВт∙ч! Такое количество электроэнергии потребляют США за один день! Это, нормально!? Парадокс, коллизии, невероятность или что? Я адекватно не могу охарактеризовать свои эмоции.
Переведем эту энергию в калории и получим еще одну сокрушительную цифру, равную 2,15∙1016 кал. Если в сутки нашему организму в среднем требуется порядка 2500 ккал, то посмотрим, сколько людей я оставил голодными, употребив один этот торт.
2,15∙1016 кал/2.5∙106кал=8,6∙109 суточных порций
В настоящее время на Земле проживает 7,5 млрд. человек. Разделим 8,6∙миллиарда порций на 7,5∙млрд. человек.
8,6∙109/7,5∙109=1,14 суток
Т.е., практически все население планеты можно кормить одним тортом в течение суток, да еще останется домашним животным, а я его съел один! О, ужас!
3. Усомнимся в цифрах
Умопомрачительная цифра! А возникла она от неверного использования формулы E=mc2. Данная формула корректна только для частиц, движущихся со скоростями света, не имеющих массы покоя, т.е. для фотонов. Собственно, первоначально она и предназначалась для фотонов, когда Хэвисайд, Умов, Пуанкаре использовали ее по соответствующему назначению. Но великий Эйнштейн распространил указанную формулу на все материальное, в результате имеем тот результат, который был показан выше. Безусловно, в этом поспособствовали и его последователи.
Чтобы получить 2,15∙1016 кал энергии из одного торта весом в 1 кг, нужно ювелироно разрезать этот торт на 7,5 млрд. частей, затем разогнать каждую порцию до скорости света, или предварительно нужно было их нагреть до максимально возможной температуры, и закинуть в рот каждому жителю Земли. Таким способом без потери тепла мы могли бы кормить все население Земли в течение суток! Вот тогда баланс бы сошелся. Но поскольку торт покоился у меня на столе, то он соответственно имел ту калорийную ценность, которая была обозначена в его паспорте.
Добавлю еще одну ложку дегтя относительно полученных данных. Если формула E=mc2 энергия покоя, то какую же энергию будет иметь тело, когда оно достигнет в динамике хотя бы половины скорости света, а если приблизится к скорости света? Горошина принцессы увеличит свою энергию квадратично? (E2=m2c4+p2c2).
Не будем тратить время, бумагу и отвлекать внимание читателей на еще более парадоксальные цифры.
К сожалению, или к счастью, в природе не находится ни такой силы, ни такого нагревателя, ни таких биологических ртов, способных получить эти калории из малого количества вещества при экстремально, максимально возможных условиях.
Но как-то из данной коллизии необходимо выходить. А выход, как всегда довольно простой – данное уравнение для энергии является не общим (обобщенным), а частным.
4. Частное уравнение
Уравнение E=mc2 написано для одного значения энергии, а точнее для максимально возможного ее значения, которое может содержать некое тело массой m, в котором все частицы разогнаны до скорости света. На скоростях света летают только фотоны! Вот для них и предназначено данное уравнение, вот для них оно и адекватно и корректно.
Формула E=m∙c2 не отражает объективной реальности и теряет физический смысл, когда ее пытаются использовать при движении тел, обладающих инертной массой, в этом случае наука должна использовать кинетическую энергию.
Данное уравнение написано не в общем виде, как его преподносят нам избиратели Эйнштейна, а в частном, поэтому в такой форме не может быть обобщенным, объединяющим. Тем более, когда во всех учебниках по физике написано, что энергия Е – это энергия покоя (ее обычно обозначают Е0) пропорциональна его массе. Кстати Окунь считает формулу E0=m∙c2 правильной, где он говорит: «Именно утверждение о том, что в инертной покоящейся материи таятся огромные (благодаря квадрату предельной скорости с) запасы энергии, сделанное Эйнштейном в 1905 г., является главным практическим следствием теории относительности» [1].
Я с уважаемым академиком не согласился, по причине, что нет и не может быть такого «запаса энергии» в покоящихся телах. Для того чтобы данное уравнение несло в себе обобщенный вид, необходимо ввести в него энергетический (универсальный) коэффициент пропорциональности GE для всей термодинамической шкалы температур. В данном случае носителем энергии является масса, помноженная на квадрат скорости света в вакууме, а энергия должна отождествляться с теплотой, о чем было упомянуто выше. Энергия – это совокупность скорости перемещения массы и теплоты, заключенной в этой массе! Только тогда тело может совершить соответствующую, полную работу.
В чем фатальность уравнения Эйнштейна? Глядя на священное уравнение, мы не видим в нем той самой теплоты. Я съел пресловутый торт при комнатной температуре, но мог поместить его сначала в морозилку, а потом съесть как мороженое. Казалось бы, какая разница, но оказывается, разница есть, когда я съедаю кусок замороженного торта, то организм тратит дополнительную энергию на размораживание и разогрев десертного продукта. В этом случае КПД моего организма существенно снижается, и он получит уже меньше калорий при тех же энергетических затратах на переваривание и усвоение.
По формуле Эйнштейна – масса есть, а энергия, представляемая в ней, подразумевается огромной, с максимальным энергетическим коэффициентом, равным единице. Сравните с другим священным законом – Законом всемирного тяготения, ситуация аналогичная. Разница в том, что там подразумевалась бесконечная скорость перемещения гравитационных волн [3].
В данном случае необходимо ввести в уравнение (1) энергетический коэффициент, отвечающий за тепловую энергию, и тогда автоматом снимается вопрос о правильности или неправильности формул (1) и (2). Становится совершенно безразлично, с нулевым символом обозначена энергия Е или без него.
E=GE·mc2 (4)
Откуда этот коэффициент взялся? Данный коэффициент был получен мною при нахождении максимально возможной температуры вещества в природе. Коэффициент GE отражает количество теплоты-энергии, заключенной в данный момент в теле, выраженной в градусах Кельвина, относительно максимально возможной температуры вещества в природе [4].
Применим указанный коэффициент, тогда уравнение энергии примет соответствующий вид.
(5)
Где Θ – температура покоящегося тела в Кельвинах.
Θmax=4,3924·1012К – максимально возможная температура вещества в природе.
Отсюда для нашего торта получим энергию
(6)
Или 1,43∙106 калорий. Снова разделим данную цифру на суточную норму человека и получим количество порций
1,43∙106 кал/2,5∙106 кал=0,57 порции.
В то время, когда производились расчеты, кто-то из читателей уже половину торта съел! Но я не в обиде, по крайней мере, лишние калории не заставят мои мозги отвлекаться на их переваривание.
Данный расчет красноречиво показал, что количество энергии в одном торте хватит одному человеку примерно на сутки, но только не на все население планеты. Если мы будем придерживаться соотношения Эйнштейна, то население Земли элементарно вымрет от голода, при условии что один человек будет съедать по 2,15∙1016 кал в сутки. Тогда кому доказывать правоту расчетов? Пустому залу?
(Похожую ситуацию разбирает Е.А. Егоров [5]).
Но есть гипотетический выход, упомянутый выше, для того чтобы накормить все население планеты одним тортом нужно добавить два элементарных действия: раздробить его на 7,5 млрд. порций, затем нагреть данный торт до максимально возможной температуры 4,4 триллиона градусов, и… таким способом, без потери теплоты мы могли бы накормить все население Земли! При этом торт превратится в голубое светящееся плазменное пятно, а его частицы будут вылетать в виде фотонов со световой скоростью. Т.е. масса торта излучится в виде электромагнитной энергии на световых скоростях. Но здесь есть одна непреодолимая трудность – все указанные операции связаны с некоторым отрезком времени. Поэтому, с какой бы скоростью мы не нагревали массу торта, она, в силу малого ее количества, за этот промежуток времени успеет излучиться и испариться. Ситуация возникает еще хуже, таким тортом вообще никого не сможем накормить, поэтому, оставим эту затею.
Отсюда, энергия любого покоящегося тела массой 1 кг при комнатной температуре (293 К) будет равна 6∙106 Дж, и с помощью ее можно совершить пропорциональную работу.
Вот где кроется самое великое заблуждение в физике 20-го века! Десять порядков разница!
Здесь следует вернуться к расчетам предыдущей статьи [6], выражения (3) и (4).
Масса (объем) тела является тем аккумулятором (мерилом) куда закачивается энергия. Энергия может высвобождаться различными способами: при ядерном взрыве или в колесной паре при взаимном трении и т.д.
В знаменитой формуле E=mc2 не учитывается очень важный компонент тепловой энергии. В данном соотношении по умолчанию стоит коэффициент GE=1, что приводит решение данного уравнения к абсурду! Нельзя обобщать необобщаемое, как было предложено Эйнштейном и его избирателями.
В результате такой путаницы в физике укоренилось сверх преувеличенное, сверх оптимистичное утверждение о том, насколько неисчерпаема энергия, заключенная в некоторой, совсем малой массе вещества.
Введя энергетический коэффициент GE, мы можем точно сказать, что в состоянии покоя тело, массой m с данной температурой имеет такой-то запас внутренней энергии и не более того. Энергия не может появиться из ничего, также бесследно исчезнуть! В природе нет святых источников, из которых энергия может неожиданно появиться, и нет черных дыр, в которых так же может бесследно исчезнуть! Энергия только трансформируется из одного вида в другой.
Вывод из вышесказанного такой: формула E=mc2(E0=mc2) не является универсальной, поэтому ее нельзя переносить на материальные тела. Данная формула применима только для безмассовых частиц типа фотонов. Чтобы применить указанную формулу для материального мира, в нее необходимо включать еще один ингредиент в виде энергетического коэффициента E= GE·m·c2.
5. Энергия Козырева
Очевидно, об этой коллизии и говорил астрофизик Н. Козырев: «Звезда горит, а массу не расходует».
«Где 300000 км/сек или хотя бы 100000 км/сек? Всего-то 300 км/сек. Это и есть главный парадокс Козырева. Звезда горит, а массу не расходует! Не то, чтобы E=mc2» [7].
Посчитаем по Козыреву. Чтобы далеко не ходить, для расчетов возьмем нашу звезду Солнце и проверим формулу (5). Поскольку расчет ведется для полной энергии, выделяемой звездой, то температуру нужно усреднить. Температура фотосферы – 6 тыс. градусов и она погоду не делает. В ядре температура 15 млн градусов, поделим ее пополам.
(7)
Где m=2·1030 – масса Солнца, c=3·108 – скорость света в вакууме, Θ=4,4·1012 – максимально возможная температура.
Теперь по формуле Эйнштейна E=m·c2 найдем скорость (c=E/m).
(8)
Получили скорость света, равную 387 км/с (у Козырева 300 км/с)
Сравним полученный результат с реальной скоростью света.
300000/387=775 раз.
По формуле E=m·c2 (без энергетического коэффициента GE) энергия Солнца равна.
Е=2·1030 кг∙(3∙108м/с)2=1,8∙1047 Дж (9)
Сравним результаты, полученные по (7) и (9), т.е. реальная полная энергия Солнца на 6 порядков меньше. На самом деле она еще меньше, т.к. реальная масса Солнца на порядок меньше (статья: “Масса Солнца”).
Козырев видел, что нет баланса энергий в расчете по формуле Эйнштейна и полученной экспериментально в своих наблюдениях, поэтому возник тот самый парадокс. Козырев мучительно искал ответ на данное расхождение результатов в течение всей своей творческой жизни, но, к сожалению, так и не нашел.
Козырев брал данные с большим приближением, и, тем не менее, результат налицо. Вот в чем «главный парадокс Козырева: Звезда горит, а массу не расходует!»
Должен констатировать, что это не частный парадокс одного ученого, это парадокс всей науки: «Звезды горят, а массу не расходуют!»
Конечно, расходуют, но не в таком темпе, и не в таком количестве, поэтому и долго горят!
6. Атомный взрыв
А как же быть с атомной энергией, спросит читатель? Все талмуды по атомной энергии без знаменитой формулы не обходятся. При реакциях деления или слияния ядер, происходящих при атомном взрыве, испускается огромное количество квантов высокой энергии (гамма-излучение) нейтронов, γ-фотонов. Это те же фотоны, не имеющие массы покоя, но только очень высоких энергий. Попадая в биологические организмы, вызывают разрывы химических связей в молекулах. Особенно опасно ионизированное излучение для молекул ДНК, несущих наследственную информацию в генах. Проникающая радиация оказывает мутагенное воздействие на все живое и не только. Радио и телесвязь в зоне действия ионизированного излучения нарушается. Полупроводниковая электроника выходит из строя, т.к. полупроводники превращаются просто в проводники. Токи Фуко, наводимые электромагнитными волнами, в момент могут сжечь блоки с катушками индуктивности.
Вернемся к хиросимской бомбе, цитата: «Бомба содержала 64 килограмма чрезвычайно дорогого обогащенного до высокой степени урана, из них около 700 граммов или чуть больше 1 % непосредственно участвовало в цепной ядерной реакции (ядра оставшихся атомов урана остались нетронутыми, так как остальной урановый заряд был размётан взрывом и не успел поучаствовать в реакции)» [8]. По разным источникам из всего количества урана над Хиросимой прореагировало от 0,7 кг до 5 кг. (Весьма сомнительна нижняя цифра 700 грамм, с КПД этой «машины» 1%!). Но возьмем эту самую меньшую цифру (700 г), она превосходит рассчитанную по формуле Эйнштейна (0,7 гр.) в 1000 раз. Расчетная мощность взрыва бомбы «Малыш» от 13 до 18 тысяч тонн тротила, т.е. мощность хиросимского «Малыша» (по формуле Эйнштейна) должна быть в 1000 и более раз больше. Тогда от Хиросимы, как говорят в народе, «не осталось бы и мокрого места», т.е. все население города и пригорода исчезло бы вместе с испаренной водой окружающей острова. Хиросима расположена на 6 островах, соединённых 81 мостом. Население города перед войной составляло свыше 340 тыс. человек. Количество погибших от непосредственного воздействия взрыва составило от 70 до 80 тысяч человек. Отсюда следует: сколько бы теоретики не занижали количество прореагировавшего урана в хиросимской бомбе, баланс с расчетами по знаменитой формуле никак не сходится.
Еще одна цитата Л.Б. Окуня: «Формула E=mc2 является, пожалуй, самой знаменитой формулой в мире. В сознании сотен миллионов людей она связана с устрашающим атомным оружием. В сознании миллионов она является символом теории относительности» [1].
Между взрывом атомной бомбы и формулой E=mc2 символизм есть, но нет никакой связи и причина не в дефекте массы. Причина выделенной энергии заложена в ускорении частиц, возникающих под действием полей других частиц при нарушении условий равновесия полей самого вещества.
Выделенной энергии при атомном взрыве явно не хватает в соответствии с расчетами по знаменитой формуле. Это обстоятельство указывает, что данную формулу без масштабного коэффициента в энергетических расчетах использовать нельзя.
Примерно об этом же пишут В.Н. Демин, В.П. Селезнев [9]: «В инженерной практике этой формулой пользуются с оглядкой; добавляют к её правой части ещё один множитель – коэффициент полезного действия (об этом обычно стыдливо умалчивают в учебной литературе), который может составлять десятые, сотые и даже тысячные доли единицы. Величину этого коэффициента определяют на основе многочисленных экспериментов, тем самым как бы ставя под сомнение справедливость теоретического прогноза, основанного на применении знаменитой формулы».
Попутно следует отметить еще один момент, где авторы процитированного текста «кивают» на известного специалиста в области электротехники академика В. С. Кулебакина, что он всю свою сознательную жизнь задавался именно вопросом, почему в знаменитой формуле отсутствует коэффициент ½, как в формуле кинетической энергии. Ответ Кулебакин сам найти не смог, не получил он его и от других ученых, задавая этот вопрос многим знаменитым физикам.
7. История появления E=mc2
Формула E=mс2 появилась гораздо раньше, т.е. еще далеко до появления Теории относительности Эйнштейна.
Формула впервые появилась за 33 года до А.Эйнштейна в работе
“Die allgemeine Bewegung der Materie als Grundursache aller Naturerscheinungen”, Heinrich Schramm, 1872, Wilhelm Braumüller, k.k.Hof- und Universitäts-Buchhändler.
Обсуждалась в работах Н.Умова в 1873 году [10]. Попытка увязать массу и энергию была предпринята Дж. Томсоном в 1881 году. Томсон ввел понятие электромагнитной массы.
Наличие инерции у электромагнитного поля находят у О. Хэвисайда в его работе, вышедшей в 1889 г. Именно у этого ученого потомки обнаружат ту самую знаменитую формулу: E=m∙c2.
В 1900 году А. Пуанкаре пишет работу, в которой исходит из того, что плоская световая волна, несущая энергию Е, несет импульс р. Абсолютная величина этого импульса, в соответствии с теоремой Пойтинга, равна Е/с.
Используя для своих выкладок формулу Ньютона для импульса p=mν, Пуанкаре трансформировал ее для света. В результате пришел к очень важному выводу – фотон должен обладать инертной массой m=Е/с2. Свет переносит энергию-массу, поэтому квант света (фотон) должен также иметь массу.
Хочу отметить еще один момент. В 1899 г. Лоренц впервые ввел понятие продольной и поперечной масс ионов, первая из которых растет с ростом скорости. Опять же его к такому выводу натолкнула формула из механики Ньютона F=ma. Эйнштейн воспользовался выкладками Лоренца и растущей массой от скорости. Именно это «доказательство» стало ошибочным фундаментом обоснования теории относительности.
Эйнштейн попытался идти дальше и распространил данную формулу на всю материю и серьезно ошибся. Но почему-то научный мир этого не заметил, или заметил, но не стал выступать против авторитета, а наоборот, стал усиленно опираться и популяризировать это ошибочное утверждение.
Резюмируя вышесказанное, добавлю, что у фотона нет потенциальной энергии, у него только – кинетическая. Вот потому он и на месте стать не может – его без работы совесть гложет!
8. В заключение, о массе
Специалистам по теплоэнергетике известна формула Q=mr, где Q – количество тепла, m – масса, r – теплота фазового перехода. Фазовые переходы: испарение и конденсация, плавление и кристаллизация, абляция и сухая возгонка описываются приведенной формулой. При подводе тепла в количестве Q (или его отводе) в новое фазовое состояние переходит такое количество вещества m, которое прямо пропорционально количеству тепла Q и обратно пропорционально теплоте фазового перехода r. А тепло – это разновидность энергии. Но никто и никогда не делал из этого факта вывод, будто в вещество превращается само тепло, то есть энергия. Почему же с формулой E=mc2 произошла такая пертурбация? [11]
Читая учебники и разные статьи, читатель сталкивается с разными массами: «инертная масса», «гравитационная масса», «релятивистская масса», «эквивалентная масса излучения», «массовый эквивалент», «инерционно-массовый эквивалент». Вся эта разноголосица, начиная с Эйнштейна, привела к такому запутыванию, что непонятно кому верить и какой массе молиться. Данной статья доказывает, что масса одна, масса, она и в Африке, та же самая масса. Вся нелепица возникла по причине неверного использования уравнения E=m∙c2, в котором должен быть заложен коэффициент, отвечающий за энергию тела. В приведенной формуле по умолчанию данный коэффициент равен GE=1. С таким коэффициентом формулу (1) можно использовать только для безмассовых фотонов. Для тел имеющих инертную массу этот коэффициент всегда меньше единицы, поэтому, все энергетические расчеты должны проводиться с использованием этого масштабного, энергетического коэффициента, т.е. по формуле (5), откуда получим массу.
(10)
Учитывая, что скорость света (с=3∙108 м/с) и максимально возможная температура (Θmax=4,3924·1012К) – Constant(ы), то всякое изменение энергии тела (тел) не приводит к изменению массы. Т.е. масса всегда остается постоянной при любой температуре!
Вот в чем фатальная ошибка знаменитого уравнения E=m∙c2!
Источники
- Окунь Л.Б., Понятие массы, Успехи физических наук, т. 158, вып. 3, 1989
- Окунь Л.Б., Формула Эйнштейна: E=mc2. Не смеется ли Господь Бог?, УФН, т. 178, № 5, 2008
- Ершов Г.Д., Закон всемирного тяготения / URL: http://gennady-ershov.ru/g/zakon-vsemirnogo-tyagoteniya.html
- Ершов Г,Д., Гравитационная постоянная – величина переменная / URL: http://gennady-ershov.ru/g/gravitacionnaya-postoyannaya-velichina-peremennaya.html#more-2088
- Егоров Е.А., Иллюзия массы: E=m∙c2 / URL: https://cyberleninka.ru/article/v/illyuziya-massy-e-m-c2
- Ершов Г.Д., Свободное падение тел / URL: http://gennady-ershov.ru/zemlya-i-kosmos/svobodnoe-padenie-tel.html
- Зныкин П.А., Предвидение Козырева, П.А., http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/znykin_predvidenie.pdf.
- Джеммер М., Понятие массы в классической и современной физике, «Прогресс», М. Г-21, 1967, с. 255
- Демин В.Н., Селезнев В.П., Мироздание постигая (М., Молодая Гвардия, 1989) http://ritz-btr.narod.ru/demin.html
- Кудрявцев П.С., Курс истории физики, М. «Просвещение», 1974
- Прохоров И.А., Физический смысл формулы E=mc2, энергоинформ / URL: http://www.energoinform.org/pointofview/prohorov/fizicheskii-smisl-formuli-e-mc2.aspx
- Кудрявцев П.С., Курс истории физики, М. «Просвещение», 1974
- Прохоров И.А., Физический смысл формулы E=mc2, энергоинформ / URL: http://www.energoinform.org/pointofview/prohorov/fizicheskii-smisl-formuli-e-mc2.aspx
- Эйнштейн А. Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии? Квант, 2005, № 6, с. 7-8.
- Википедия / URL: https://goo.gl/f2xrNC
Назад Вперед
