E = mc na druhou je nejznámější vzorec ve fyzice. Často se o ní hovoří jako o teorii ekvivalence masové energie. Většina lidí ví, že ho Albert Einstein vyvinul, ale jen málokdo ví, co to znamená. Einstein v zásadě přišel se vztahem mezi hmotou a energií. Jeho genialita si uvědomovala, že hmotu lze proměnit v energii a energii v hmotu.
Identifikace
Písmeno „E“ ve vzorci znamená energii měřenou v jednotkách nazývaných ergs. „M“ představuje hmotnost v gramech. „C“ je rychlost světla měřená v centimetrech za sekundu. Když se rychlost světla vynásobí sama (na druhou) a poté vynásobí hmotností, výsledkem je velmi velké číslo. Ukazuje, že energie uložená i v malém množství hmoty je obrovská.
Fúze
Jedním ze způsobů, jak se energie v hmotě uvolnit, je sloučení atomů, které tvoří tuto hmotu. To se někdy stává v přírodě. Například ve hvězdě mohou být dva atomy vodíku poháněny dohromady tak velkou rychlostí, že jednotlivé protony v jejich jádrech fúzují dohromady a tvoří atom helia se dvěma protony. Proces přemění asi 7 procent původní hmoty na energii. To lze vypočítat podle vzorce E = mc na druhou. Proces se nazývá jaderná fúze. Vidíme to na umělých zařízeních, jako jsou urychlovače částic a jaderné bomby.
Štěpení
Dalším způsobem, jak se uvolnit energie v hmotě, je rozpad atomů v této hmotě. K tomu také přirozeně dochází v přírodě. Například uran je radioaktivní prvek. To znamená, že se rozpadá. V jeho jádře je 92 protonů. Všichni jsou kladně nabití a snaží se od sebe dostat pryč. Je to podobné jako u dvou magnetů se stejnou polaritou, které se navzájem odpuzují. Když atomy uranu ztratí protony, stanou se dalšími prvky. Když sečtete váhu nového jádra s hmotností vysunutých protonů, výsledek je o něco lehčí než původní atom uranu. Ztracená hmota se promění v energii. Z tohoto důvodu radioaktivní prvky uvolňují teplo a světlo. Toto se nazývá jaderné štěpení. Vytvořenou energii lze také vypočítat podle vzorce E = mc na druhou.
Hmota a antihmota
Protony a elektrony, které tvoří vesmír, mají bratranci „zrcadlového obrazu“, kteří se nazývají antiprotony a pozitrony; tyto částice mají stejnou hmotnost, ale opačný elektrický náboj. Je zajímavé, že když se normální částice srazí s dvojčetem antihmoty, navzájem se setřou a promění veškerou svou hmotu na energii. Kvůli E = mc na druhou je uvolňování energie obrovské. Naštěstí má náš vesmír velmi málo antihmoty, takže tyto srážky jsou vzácné.
Dějiny
Einsteinova teorie způsobila revoluci ve způsobu, jakým se lidé dívají na vesmír. Spojilo to pojmy hmoty a energie, o kterých se dříve myslelo, že jsou úplně oddělené. Einstein ukázal, že hmota může být přeměněna na energii a energie se může stát hmotou. Nyní chápeme více o tom, proč hvězdy svítí, o povaze černých děr a vytvoření vesmíru díky E = mc na druhou. Temnou stránkou vzorce je jeho použití při vývoji jaderných zbraní. Ve skutečnosti to byl sám Einstein, kdo naléhal na vývoj první atomové bomby, než to mohli američtí váleční nepřátelé dokázat.
