ما الذي يمثله E = MC Squared؟

E = mc squared هي الصيغة الأكثر شهرة في الفيزياء. غالبًا ما يشار إليها باسم نظرية معادلة الطاقة الجماعية. يعرف معظم الناس أن ألبرت أينشتاين طورها ، لكن القليل منهم لديهم أي فكرة عما يعنيه. في الأساس ، توصل أينشتاين إلى علاقة بين المادة والطاقة. كانت عبقريته تدرك أنه يمكن تحويل المادة إلى طاقة والطاقة إلى مادة.

يرمز الحرف "E" في الصيغة إلى الطاقة ، مقاسة بوحدات تسمى ergs. يمثل "م" الكتلة بالجرام. "c" هي سرعة الضوء المقاسة بالسنتيمتر في الثانية. عندما تُضرب سرعة الضوء في نفسها (تربيع) ثم تُضرب في الكتلة ، تكون النتيجة عددًا كبيرًا جدًا. إنه يوضح أن الطاقة المخزنة حتى في كمية صغيرة من الكتلة هائلة.

إحدى طرق إطلاق الطاقة في الكتلة هي أن تندمج الذرات التي تتكون منها هذه الكتلة معًا. يحدث هذا أحيانًا في الطبيعة. على سبيل المثال ، داخل النجم ، يمكن دفع ذرتين من الهيدروجين معًا بسرعة كبيرة بحيث تندمج البروتونات المفردة في نواتها معًا لتشكيل ذرة هيليوم مع بروتونين. تحول هذه العملية حوالي 7 بالمائة من الكتلة الأصلية إلى طاقة. يمكن حساب ذلك باستخدام الصيغة E = mc تربيع. هذه العملية تسمى الاندماج النووي. نراه في الأجهزة التي من صنع الإنسان مثل مسرعات الجسيمات والقنابل النووية.

هناك طريقة أخرى لإطلاق الطاقة في الكتلة وهي أن تتفكك الذرات الموجودة داخل تلك الكتلة. يحدث هذا أيضًا بشكل طبيعي في الطبيعة. على سبيل المثال ، اليورانيوم عنصر مشع. هذا يعني أنها تنهار. يوجد 92 بروتونًا في نواتها. كلهم مشحونون بشكل إيجابي ويحاولون الابتعاد عن بعضهم البعض. هذا مشابه لمغناطيسين لهما نفس القطبية ويصدان بعضهما البعض. عندما تفقد ذرات اليورانيوم البروتونات فإنها تصبح عناصر أخرى. عندما تضيف وزن النواة الجديدة إلى وزن البروتونات المقذوفة ، تكون النتيجة أخف قليلاً من ذرة اليورانيوم الأصلية. الكتلة المفقودة تتحول إلى طاقة. هذا هو السبب في أن العناصر المشعة تطلق الحرارة والضوء. وهذا ما يسمى الانشطار النووي. يمكن أيضًا حساب الطاقة التي تم إنشاؤها باستخدام الصيغة E = mc تربيع.

البروتونات والإلكترونات التي يتكون منها الكون لها "صورة معكوسة" أبناء عمومة تسمى البروتونات المضادة والبوزيترونات. هذه الجسيمات لها نفس الكتلة ولكن شحنة كهربائية معاكسة. ومن المثير للاهتمام ، أنه عندما يصطدم جسيم عادي بتوأم المادة المضادة له ، فإنهما يمسحان بعضهما البعض ، ويحولان كل كتلتهما إلى طاقة. بسبب E = mc squared ، فإن إطلاق الطاقة هائل. لحسن الحظ ، يحتوي كوننا على القليل جدًا من المادة المضادة ، مما يجعل هذه الاصطدامات نادرة.

أحدثت نظرية أينشتاين ثورة في الطريقة التي ينظر بها البشر إلى الكون. انضمت إلى مفاهيم الكتلة والطاقة ، والتي كان يعتقد في السابق أنها منفصلة تمامًا. أظهر أينشتاين أن الكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة وأن الطاقة يمكن أن تصبح كتلة. نحن الآن نفهم المزيد عن سبب تألق النجوم وطبيعة الثقوب السوداء وخلق الكون بفضل E = mc squared. الجانب المظلم من الصيغة هو استخدامها في تطوير أسلحة نووية. في الواقع ، كان أينشتاين نفسه هو من حث على تطوير أول قنبلة ذرية قبل أن يتمكن أعداء أمريكا في زمن الحرب من ذلك.