Ko nozīmē E = MC kvadrāts?

E = mc kvadrātā ir visslavenākā formula fizikā. To bieži dēvē par masas enerģijas līdzvērtības teoriju. Lielākā daļa cilvēku zina, ka Alberts Einšteins to ir izstrādājis, taču tikai nedaudziem ir ne jausmas, ko tas nozīmē. Būtībā Einšteins nāca klajā ar attiecībām starp matēriju un enerģiju. Viņa ģēnijs apzinājās, ka matēriju var pārvērst enerģijā un enerģiju matērijā.

"E" formulā apzīmē enerģiju, ko mēra vienībās, ko sauc par ergiem. "M" apzīmē masu gramos. "C" ir gaismas ātrums, ko mēra centimetros sekundē. Kad gaismas ātrums tiek reizināts ar sevi (kvadrātā) un pēc tam reizināts ar masu, rezultāts ir ļoti liels. Tas parāda, ka enerģija, kas uzkrāta pat nelielā masas daudzumā, ir milzīga.

Viens no veidiem, kā atbrīvoties masā esošajai enerģijai, ir tas, ka atomi, kas veido šo masu, saplūst kopā. Dažreiz tas notiek dabā. Piemēram, zvaigznes iekšienē divus ūdeņraža atomus var virzīt kopā tik lielā ātrumā, ka atsevišķi to kodolos esošie protoni saplūst kopā, veidojot hēlija atomu ar diviem protoniem. Šis process aptuveni 7 procentus no sākotnējās masas pārvērš enerģijā. To var aprēķināt pēc formulas E = mc kvadrātā. Procesu sauc par kodolsintēzi. Mēs to redzam cilvēka radītās ierīcēs, piemēram, daļiņu paātrinātājos un kodolbumbās.

Vēl viens veids, kā atbrīvot masas enerģiju, ir atdalīties šajā masā esošajiem atomiem. Tas dabiski notiek arī dabā. Piemēram, urāns ir radioaktīvs elements. Tas nozīmē, ka tas sabrūk. Tās kodolā ir 92 protoni. Visi no viņiem ir pozitīvi uzlādēti un cenšas attālināties viens no otra. Tas ir līdzīgi diviem magnētiem ar vienādu polaritāti, kas viens otru atbaida. Kad urāna atomi zaudē protonus, tie kļūst par citiem elementiem. Saskaitot jaunā kodola un izmesto protonu svaru, rezultāts ir nedaudz vieglāks nekā sākotnējais urāna atoms. Zaudētā masa tiek pārvērsta enerģijā. Tāpēc radioaktīvie elementi izdala siltumu un gaismu. To sauc par kodola skaldīšanu. Radīto enerģiju var aprēķināt arī ar formulu E = mc kvadrātā.

Protoniem un elektroniem, kas veido Visumu, ir “spoguļattēla” brālēni, kurus dēvē par antiprotoniem un pozitroniem; šīm daļiņām ir vienāda masa, bet pretēja elektriskā lādiņa. Interesanti, ka tad, kad normāla daļiņa saduras ar tās antimatter dvīņu, viņi viens otru noslauka, visu savu masu pārvēršot enerģijā. E = mc kvadrātā enerģijas izdalīšanās ir milzīga. Par laimi, mūsu Visumā ir ļoti maz antimatter, tāpēc šīs sadursmes ir reti.

Einšteina teorija radīja pārmaiņas cilvēku skatījumā uz Visumu. Tas pievienojās masas un enerģijas jēdzieniem, kas iepriekš tika uzskatīti par pilnīgi atsevišķiem. Einšteins parādīja, ka masu var pārvērst enerģijā un enerģija var kļūt par masu. Tagad mēs saprotam vairāk par to, kāpēc zvaigznes spīd, par melno caurumu dabu un Visuma radīšanu, pateicoties E = mc kvadrātā. Formulas tumšā puse ir tās izmantošana kodolieroču izstrādē. Patiesībā pats Einšteins mudināja izstrādāt pirmo atombumbu, pirms Amerikas kara ienaidnieki varēja.