E = mc в квадрате - самая известная формула в физике. Ее часто называют теорией эквивалентности энергии массы. Большинство людей знают, что его разработал Альберт Эйнштейн, но мало кто понимает, что это значит. По сути, Эйнштейн придумал связь между материей и энергией. Его гений осознавал, что материю можно превратить в энергию, а энергию - в материю.
Идентификация
Буква «E» в формуле означает энергию, измеряемую в единицах, называемых эрг. «M» обозначает массу в граммах. «C» - это скорость света, измеряемая в сантиметрах в секунду. Когда скорость света умножается на саму себя (в квадрате), а затем на массу, получается очень большое число. Это показывает, что энергия, запасенная даже в небольшом количестве массы, огромна.
Слияние
Один из способов высвобождения энергии в массе - это сплавление атомов, составляющих эту массу. Иногда такое бывает в природе. Например, внутри звезды два атома водорода могут двигаться вместе с такой огромной скоростью, что отдельные протоны в их ядрах сливаются вместе, образуя атом гелия с двумя протонами. Процесс превращает около 7 процентов исходной массы в энергию. Это можно рассчитать по формуле E = mc в квадрате. Этот процесс называется ядерным синтезом. Мы видим это в искусственных устройствах, таких как ускорители элементарных частиц и ядерные бомбы.
Деление
Другой способ высвобождения энергии в массе - разрушение атомов в этой массе. Это также происходит естественным образом в природе. Например, уран - радиоактивный элемент. Значит, он разваливается. В его ядре 92 протона. Все они заряжены положительно и пытаются уйти друг от друга. Это похоже на два магнита с одинаковой полярностью, отталкивающих друг друга. Когда атомы урана теряют протоны, они становятся другими элементами. Если сложить вес нового ядра с весом выброшенных протонов, результат будет немного легче, чем исходный атом урана. Потерянная масса превращается в энергию. Вот почему радиоактивные элементы выделяют тепло и свет. Это называется делением ядра. Создаваемая энергия также может быть рассчитана по формуле E = mc в квадрате.
Материя и антивещество
Протоны и электроны, составляющие Вселенную, имеют «зеркальных родственников», называемых антипротонами и позитронами; эти частицы имеют одинаковую массу, но противоположный электрический заряд. Интересно, что когда нормальная частица сталкивается со своим двойником из антивещества, они стирают друг друга, превращая всю свою массу в энергию. Поскольку E = mc в квадрате, выделение энергии огромно. К счастью, в нашей Вселенной очень мало антивещества, поэтому такие столкновения редки.
История
Теория Эйнштейна произвела революцию в взглядах людей на Вселенную. Он объединил понятия массы и энергии, которые ранее считались совершенно отдельными. Эйнштейн показал, что массу можно превратить в энергию, а энергию можно превратить в массу. Теперь мы лучше понимаем, почему звезды сияют, природу черных дыр и создание Вселенной благодаря E = mc в квадрате. Темная сторона формулы - ее использование при разработке ядерного оружия. Фактически, это был сам Эйнштейн, который настаивал на разработке первой атомной бомбы раньше, чем это сделают враги Америки во время войны.