E = mc na druhú je najslávnejší vzorec vo fyzike. Často sa o nej hovorí ako o teórii ekvivalencie masovej energie. Väčšina ľudí vie, že ho vyvinul Albert Einstein, ale len málokto vie, čo to znamená. V podstate Einstein prišiel so vzťahom medzi hmotou a energiou. Jeho genialita si uvedomovala, že hmota sa dá zmeniť na energiu a energia na hmotu.
Identifikácia
Písmeno „E“ vo vzorci znamená energiu meranú v jednotkách nazývaných ergs. „M“ predstavuje hmotnosť v gramoch. „C“ je rýchlosť svetla meraná v centimetroch za sekundu. Keď sa rýchlosť svetla vynásobí sama (na druhú) a potom vynásobí hmotnosťou, výsledkom je veľmi veľké číslo. Ukazuje to, že energia uložená aj v malom množstve hmoty je obrovská.
Fúzia
Jedným zo spôsobov, ako sa môže uvoľniť energia v hmote, je spojenie atómov, ktoré tvoria túto hmotu. To sa stáva niekedy v prírode. Napríklad vo hviezde môžu byť dva atómy vodíka poháňané dohromady takou rýchlosťou, že jednotlivé protóny v ich jadrách fúzujú dokopy a vytvárajú atóm hélia s dvoma protónmi. Tento proces premení asi 7 percent pôvodnej hmoty na energiu. To je možné vypočítať pomocou vzorca E = mc na druhú. Proces sa nazýva jadrová fúzia. Vidíme to na umelo vytvorených zariadeniach, ako sú urýchľovače častíc a jadrové bomby.
Štiepenie
Ďalším spôsobom, ako sa môže uvoľniť energia v hmote, je rozpad atómov v tejto hmote. To sa prirodzene vyskytuje aj v prírode. Napríklad urán je rádioaktívny prvok. To znamená, že sa rozpadá. V jeho jadre je 92 protónov. Všetky sú pozitívne nabité a snažia sa od seba dostať. Je to podobné ako s dvoma magnetmi s rovnakou polaritou, ktoré sa navzájom odpudzujú. Keď atómy uránu stratia protóny, stanú sa ďalšími prvkami. Keď spočítate hmotnosť nového jadra s hmotnosťou vysunutých protónov, výsledok je o niečo ľahší ako pôvodný atóm uránu. Stratená hmota sa premení na energiu. To je dôvod, prečo rádioaktívne prvky uvoľňujú teplo a svetlo. Toto sa nazýva jadrové štiepenie. Vytvorenú energiu je možné vypočítať aj pomocou vzorca E = mc na druhú.
Hmota a antihmota
Protóny a elektróny, ktoré tvoria vesmír, majú bratranci „zrkadlového obrazu“, ktorí sa nazývajú antiprotóny a pozitróny; tieto častice majú rovnakú hmotnosť, ale opačný elektrický náboj. Je zaujímavé, že keď sa normálna častica zrazí s dvojčaťom antihmoty, navzájom sa zotrú a premení všetku svoju hmotu na energiu. Pretože E = mc na druhú, uvoľňovanie energie je obrovské. Našťastie má náš vesmír veľmi málo antihmoty, takže tieto zrážky sú zriedkavé.
História
Einsteinova teória spôsobila revolúciu v spôsobe pohľadu ľudí na vesmír. Spojilo to predstavy o hmote a energii, o ktorých sa predtým myslelo, že sú úplne oddelené. Einstein ukázal, že hmota sa môže zmeniť na energiu a energia sa môže stať hmotou. Teraz už viac rozumieme tomu, prečo hviezdy svietia, podstate čiernych dier a vzniku vesmíru vďaka E = mc na druhú. Tienistou stránkou vzorca je jeho použitie pri vývoji jadrových zbraní. Bol to vlastne sám Einstein, kto naliehal na vývoj prvej atómovej bomby skôr, ako to mohli americkí vojnoví nepriatelia urobiť.
