Περιεχόμενο
Το E = mc τετράγωνο είναι ο πιο διάσημος τύπος στη φυσική. Συχνά αναφέρεται ως Θεωρία της Μαζικής Ενεργειακής Ισοδυναμίας. Οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν ότι ο Albert Einstein το ανέπτυξε, αλλά λίγοι έχουν κάποια ιδέα τι σημαίνει. Ουσιαστικά, ο Αϊνστάιν ήρθε με μια σχέση μεταξύ ύλης και ενέργειας. Η μεγαλοφυία του συνειδητοποίησε ότι η ύλη μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια και ενέργεια στην ύλη.
Ταυτοποίηση
Το "E" στον τύπο αντιπροσωπεύει την ενέργεια, μετρούμενη σε μονάδες ονομαζόμενες ergs. Το "m" αντιπροσωπεύει τη μάζα σε γραμμάρια. Το "c" είναι η ταχύτητα του φωτός που μετράται σε εκατοστά ανά δευτερόλεπτο. Όταν η ταχύτητα του φωτός πολλαπλασιαστεί από τον εαυτό του (τετράγωνο) τότε πολλαπλασιάζεται με τη μάζα, το αποτέλεσμα είναι ένας πολύ μεγάλος αριθμός. Δείχνει ότι η ενέργεια που αποθηκεύεται ακόμη και σε μια μικρή ποσότητα μάζας είναι τεράστια.
Σύντηξη
Ένας τρόπος για να απελευθερωθεί η ενέργεια στη μάζα είναι για τα άτομα που συνθέτουν αυτή τη μάζα να συνενωθούν. Αυτό συμβαίνει μερικές φορές στη φύση. Για παράδειγμα, μέσα σε ένα αστέρι, δύο άτομα υδρογόνου μπορούν να προωθηθούν μαζί με τόσο μεγάλη ταχύτητα ώστε τα απλά πρωτόνια στους πυρήνες τους να συνενωθούν για να σχηματίσουν ένα άτομο ηλίου με δύο πρωτόνια. Η διαδικασία μετατρέπει περίπου το 7% της αρχικής μάζας σε ενέργεια. Αυτό μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο E = mc τετράγωνο. Η διαδικασία ονομάζεται πυρηνική σύντηξη. Το βλέπουμε σε τεχνητές συσκευές όπως επιταχυντές σωματιδίων και πυρηνικές βόμβες.
Σχάση
Ένας άλλος τρόπος για να απελευθερωθεί η ενέργεια στη μάζα είναι να χωρίσουν τα άτομα μέσα στη μάζα. Αυτό συμβαίνει φυσικά στη φύση. Για παράδειγμα, το ουράνιο είναι ραδιενεργό στοιχείο. Αυτό σημαίνει ότι καταρρέει. Υπάρχουν 92 πρωτόνια στον πυρήνα του. Όλοι τους είναι θετικά φορτισμένοι και προσπαθούν να ξεφύγουν ο ένας από τον άλλο. Αυτό είναι παρόμοιο με δύο μαγνήτες με την ίδια πολικότητα που απωθούν το ένα το άλλο. Όταν τα άτομα ουρανίου χάνουν πρωτόνια γίνονται και άλλα στοιχεία. Όταν προσθέτετε το βάρος του νέου πυρήνα με το βάρος των εκτοξευμένων πρωτονίων, το αποτέλεσμα είναι ελαφρώς πιο ελαφρύ από το αρχικό άτομο ουρανίου. Η χαμένη μάζα μετατρέπεται σε ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος που τα ραδιενεργά στοιχεία απελευθερώνουν θερμότητα και φως. Αυτό ονομάζεται πυρηνική σχάση. Η ενέργεια που δημιουργείται μπορεί επίσης να υπολογιστεί με τον τύπο E = mc τετράγωνο.
Υλικό και Αντιύλη
Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια που σχηματίζουν το σύμπαν έχουν ξαδέλφια "καθρέφτη εικόνας" που ονομάζονται αντιπρωτόνια και ποζιτρόνια. αυτά τα σωματίδια έχουν την ίδια μάζα αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Είναι ενδιαφέρον ότι, όταν ένα κανονικό σωματίδιο συγκρούεται με το δίδυμο αντιύλης του, σκουπίζουν ο ένας τον άλλον έξω, μετατρέποντας όλη τη μάζα τους σε ενέργεια. Λόγω του E = mc τετράγωνο, η απελευθέρωση ενέργειας είναι τεράστια. Ευτυχώς, το σύμπαν μας έχει πολύ μικρή αντιύλη, καθιστώντας αυτές τις συγκρούσεις σπάνιες.
Ιστορία
Η θεωρία των Αϊνστάιν επανάφερε τον τρόπο με τον οποίο τα ανθρώπινα όντα είδαν το σύμπαν. Συνδύασαν τις έννοιες της μάζας και της ενέργειας, που προηγουμένως θεωρούνταν εντελώς ξεχωριστές. Ο Αϊνστάιν έδειξε ότι η μάζα μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια και η ενέργεια μπορεί να γίνει μαζική. Τώρα καταλαβαίνουμε περισσότερα για το λόγο που τα αστέρια λάμπουν, τη φύση των μαύρων τρυπών και τη δημιουργία του σύμπαντος χάρη στο E = mc τετράγωνο. Η σκοτεινή πλευρά του τύπου είναι η χρήση του στην ανάπτυξη πυρηνικών όπλων. Στην πραγματικότητα, ήταν ο ίδιος ο Αϊνστάιν που προέτρεψε την ανάπτυξη της πρώτης ατομικής βόμβας προτού μπορέσουν οι εχθροί της πολεμικής εποχής της Αμερικής.