Теория относительности (взгляд математика)

Читаю Пикабу и натыкаюсь на пост https://pikabu.ru/story/chto_znachit_m_v_formule_e__mc2_6377609


Все очень интересно, и с точки зрения физики. Но вот я математик и очень хочется рассказать как формулу Эйнштейна видит математик.


Вот сидит такой математик. Он не знает таких понятий как масса и энергия. Хотя этого никто толком не знает. Давайте спросим его, что это за формула и что она означает?

Теория относительности (взгляд математика) Теория относительности, Научпоп, Физика, Математика, Длиннопост

Первое что увидит математик — это знак равенства, следовательно это какое-то соотношение.

Второе - это знак возведения в квадрат. Он только у символа С в этой формуле. Следовательно

E и m имеют в 2 раза большую размерность, чем с.


Т.е. в самом простом случае размерность с — 1, а размерность E и m уже должна быть 2.

Такие величины есть например в геометрии.

С — это длины, а E и m — это уже площади.


Давайте проверим на сферическом коне в вакууме на каком-нибудь простом случае.


Для примера возьмем сферы в трехмерном пространстве (размерность пространства и фигуры значения не имеют, но так нагляднее. Можно взять двумерное пространство и площадь квадрата, эффект один и тот же)

Теория относительности (взгляд математика) Теория относительности, Научпоп, Физика, Математика, Длиннопост

Теперь давайте площадь второй сферы выразим через площадь первой сферы.

Теория относительности (взгляд математика) Теория относительности, Научпоп, Физика, Математика, Длиннопост

Ну вот сходится. Получилось, что если радиус сферы площадью m увеличить в с раз, то площадь полученной сферы будет E=mc2


Как-то так.


По сути масса и энергия это вроде как и есть площади. Неотрицательные величины или как?