E = mc в квадраті - найвідоміша формула у фізиці. Її часто називають Теорією еквівалентності маси енергії. Більшість людей знає, що Альберт Ейнштейн розробив його, але мало хто уявляє, що це означає. По суті, Ейнштейн придумав взаємозв'язок між речовиною та енергією. Його геній усвідомлював, що матерію можна перетворити на енергію, а енергію - в матерію.
Ідентифікація
"Е" у формулі означає енергію, що вимірюється в одиницях, що називаються ергами. "М" представляє масу в грамах. "С" - швидкість світла, виміряна в сантиметрах в секунду. Коли швидкість світла помножується на себе (у квадраті), а потім помножується на масу, то виходить дуже велике число. Це показує, що енергія, що зберігається навіть у невеликій кількості маси, величезна.
Злиття
Одним із способів виділення енергії в масі є злиття атомів, що утворюють цю масу. Таке трапляється іноді в природі. Наприклад, всередині зірки два атоми водню можуть рухатися разом з такою великою швидкістю, що одиничні протони в їх ядрах зливаються, утворюючи атом гелію з двома протонами. Процес перетворює близько 7 відсотків вихідної маси в енергію. Це можна обчислити за формулою E = mc у квадраті. Процес називається ядерним синтезом. Ми бачимо це в штучних пристроях, таких як прискорювачі частинок та ядерні бомби.
Ділення
Інший спосіб виділення енергії в масі полягає в тому, щоб атоми всередині цієї маси розійшлися. Це також відбувається природно в природі. Наприклад, уран є радіоактивним елементом. Це означає, що він розвалюється. У його ядрі 92 протони. Всі вони заряджені позитивно і намагаються піти одне від одного. Це схоже на два магніти з однаковою полярністю, що відбивають один одного. Коли атоми урану втрачають протони, вони стають іншими елементами. Коли ви складаєте вагу нового ядра з вагою викинутих протонів, результат стає трохи легшим, ніж вихідний атом урану. Втрачена маса перетворюється на енергію. Ось чому радіоактивні елементи виділяють тепло і світло. Це називається поділом ядер. Створену енергію також можна розрахувати за формулою E = mc в квадраті.
Матерія та антиматерія
Протони та електрони, що складають Всесвіт, мають двоюрідних братів із "дзеркальним відображенням", званих антипротонами та позитронами; ці частинки мають однакову масу, але протилежний електричний заряд. Цікаво, що коли нормальна частинка стикається зі своїм близнюком-антиматерією, вони витирають одна одну, перетворюючи всю свою масу на енергію. Через E = mc в квадраті викид енергії величезний. На щастя, у нашому Всесвіті дуже мало антиматерії, що робить ці зіткнення рідкісними.
Історія
Теорія Ейнштейна зробила революцію в тому, як люди бачили Всесвіт. Він поєднав поняття маси та енергії, які раніше вважалися абсолютно відокремленими. Ейнштейн показав, що масу можна перетворити на енергію, а енергія може стати масою. Тепер ми більше розуміємо, чому світять зірки, природу чорних дір та створення Всесвіту завдяки E = mc в квадраті. Темною стороною формули є її використання при розробці ядерної зброї. Насправді це був сам Ейнштейн, який наполягав на розробці першої атомної бомби ще до того, як вороги американського війни змогли.