Zawartość
E = mc kwadrat jest najbardziej znaną formułą w fizyce. Jest często nazywany teorią równoważności energii masowej. Większość ludzi wie, że Albert Einstein go opracował, ale niewielu ma pojęcie, co to znaczy. Zasadniczo Einstein wymyślił związek między materią a energią. Jego geniusz zdawał sobie sprawę, że materię można przekształcić w energię, a energię w materię.
Identyfikacja
„E” we wzorze oznacza energię mierzoną w jednostkach zwanych ergami. „M” oznacza masę w gramach. „C” to prędkość światła mierzona w centymetrach na sekundę. Gdy prędkość światła zostanie pomnożona przez siebie (do kwadratu), a następnie pomnożona przez masę, wynikiem jest bardzo duża liczba. Pokazuje, że energia zgromadzona nawet w niewielkiej ilości masy jest ogromna.
Połączenie
Jednym ze sposobów uwolnienia energii w masie jest połączenie atomów tworzących tę masę. Zdarza się to czasem w naturze. Na przykład w gwieździe dwa atomy wodoru mogą być napędzane razem z tak wielką prędkością, że pojedyncze protony w ich jądrach łączą się ze sobą, tworząc atom helu z dwoma protonami. Proces przekształca około 7 procent pierwotnej masy w energię. Można to obliczyć za pomocą wzoru E = mc do kwadratu. Proces ten nazywa się syntezą jądrową. Widzimy to w sztucznych urządzeniach, takich jak akceleratory cząstek i bomby nuklearne.
Rozszczepienie
Innym sposobem na uwolnienie energii w masie jest rozpad atomów w tej masie. Dzieje się tak również w naturze. Na przykład uran jest pierwiastkiem radioaktywnym. To znaczy, że się rozpada. W jego jądrze znajduje się 92 protony. Wszystkie są naładowane dodatnio i próbują się od siebie uwolnić. Jest to podobne do dwóch magnesów odpychających się o tej samej polaryzacji. Kiedy atomy uranu tracą protony, stają się innymi pierwiastkami. Po dodaniu masy nowego jądra do wyrzuconych protonów, wynik jest nieco lżejszy niż pierwotny atom uranu. Utracona masa zamienia się w energię. Właśnie dlatego pierwiastki promieniotwórcze wydzielają ciepło i światło. Nazywa się to rozszczepieniem jądrowym. Wytworzoną energię można również obliczyć za pomocą wzoru E = mc do kwadratu.
Materia i antymateria
Protony i elektrony, które tworzą wszechświat, mają kuzynów z „odbiciem lustrzanym” zwanych antyprotonami i pozytonami; cząstki te mają tę samą masę, ale przeciwny ładunek elektryczny. Co ciekawe, kiedy normalna cząstka zderza się z bliźniakiem antymaterii, usuwają się nawzajem, zamieniając całą swoją masę w energię. Z powodu kwadratu E = mc uwalnianie energii jest ogromne. Na szczęście nasz wszechświat ma bardzo mało antymaterii, co czyni te kolizje rzadkimi.
Historia
Teoria Einsteina zrewolucjonizowała sposób, w jaki ludzie postrzegają wszechświat. Połączył pojęcia masy i energii, które wcześniej uważano za całkowicie odrębne. Einstein pokazał, że masę można przekształcić w energię, a energia może stać się masą. Teraz rozumiemy więcej o tym, dlaczego gwiazdy świecą, o naturze czarnych dziur i tworzeniu wszechświata dzięki kwadratowi E = mc. Ciemną stroną formuły jest jej wykorzystanie w rozwoju broni jądrowej. W rzeczywistości to sam Einstein zachęcał do opracowania pierwszej bomby atomowej, zanim wrogowie Ameryki mogli to zrobić.