Az E = mc négyzet a fizika leghíresebb képlete. Gyakran a tömegenergia-ekvivalencia elméletének nevezik. A legtöbb ember tudja, hogy Albert Einstein fejlesztette ki, de kevesen tudják, mit jelent. Lényegében Einstein az anyag és az energia kapcsolatával állt elő. Zsenialitása felismerte, hogy az anyag energiává, az energia pedig anyaggá változtatható.
Azonosítás
A képletben szereplő "E" az energiát jelöli, mértékegységeknek nevezve. Az "m" a tömeget jelenti grammban. A "c" a másodpercenként centiméterben mért fénysebesség. Ha a fénysebességet megszorozzuk önmagával (négyzetre), majd megszorozzuk a tömeggel, akkor az eredmény nagyon nagy szám. Ez azt mutatja, hogy a kis tömegben is tárolt energia óriási.
Fúzió
A tömegben lévő energia felszabadulásának egyik módja az, hogy az e tömeget alkotó atomok összeolvadnak. Ez néha előfordul a természetben. Például egy csillagon belül a hidrogén két atomja együtt mozoghat olyan nagy sebességgel, hogy az egyes protonok a magjukban összeolvadva héliumatomot képeznek két protonnal. A folyamat az eredeti tömeg körülbelül 7 százalékát energiává alakítja. Ez kiszámítható az E = mc négyzet képlettel. A folyamatot magfúziónak nevezik. Ember által készített eszközökben látjuk, például részecskegyorsítókban és atombombákban.
Maghasadás
A tömegben lévő energia felszabadulásának másik módja az, hogy a tömegben lévő atomok szétesnek. Ez természetesen előfordul a természetben is. Például az urán radioaktív elem. Ez azt jelenti, hogy szétesik. Magjában 92 proton található. Mindannyian pozitív töltésűek és megpróbálnak eltávolodni egymástól. Ez hasonló két mágneshez, amelyek azonos polaritással taszítják egymást. Amikor az uránatomok elveszítik a protonokat, más elemekké válnak. Ha összeadjuk az új mag tömegét a kilökődött protonok súlyával, az eredmény kissé könnyebb, mint az eredeti uránatom. Az elveszett tömeg energiává alakul. Ezért a radioaktív elemek hőt és fényt bocsátanak ki. Ezt hívják maghasadásnak. A létrehozott energia az E = mc négyzet képlettel is kiszámítható.
Anyag és Antianyag
Az univerzumot alkotó protonoknak és elektronoknak „tükörképes” unokatestvéreik vannak, amelyeket antiprotonoknak és positronoknak neveznek; ezek a részecskék ugyanolyan tömegűek, de ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek. Érdekes, hogy amikor egy normális részecske ütközik antianyag-ikerével, akkor egymást törölgetik, minden tömegüket energiává alakítva. Az E = mc négyzet miatt az energia felszabadulás óriási. Szerencsére univerzumunk nagyon kevés antianyaggal rendelkezik, így ezek az ütközések ritkák.
Történelem
Einstein elmélete forradalmasította azt, ahogyan az emberek szemlélik az univerzumot. Csatlakozott a tömeg és az energia fogalmához, amelyeket korábban teljesen különállónak gondoltak. Einstein megmutatta, hogy a tömeg energiává alakítható, az energia pedig tömeggé válhat. Most már jobban megértjük, miért ragyognak a csillagok, a fekete lyukak természete és az univerzum létrehozása az E = mc négyzetnek köszönhetően. A képlet sötét oldala az atomfegyverek fejlesztésében való felhasználása. Valójában maga Einstein sürgette az első atombomba kifejlesztését, még mielőtt Amerika háborús ellenségei megtehették volna.