В одной из своих эпохальных работ, совершенных в начале прошлого века, Альберт Эйнштейн представил публике свое знаменитое уравнение E=mc^2. Это вызвало большой всплеск эмоций в научной среде, да и во всем мире. С тех пор это уравнение стало крайне популярно, причем настолько, что его знают даже люди далекие от науки. Знают, но не понимают, что оно собой представляет. Поэтому, давайте сейчас поговорим о том, что значит уравнение E=mc^2 и как оно изменило наш взгляд на мир, и на процессы, происходящие во Вселенной и как обеспечило нас многочисленными технологическими достижениями.
Что дает нам уравнение E=mc^2?
– Означает ли это, что «энергия равна массе, умноженной на скорость света в квадрате»?
– Или это помогает нам лучше преобразовывать единицы массы в единицы энергии?
– Или это что-то нечто большее???
Итак, начнем с определения переменных уравнения
Первый шаг к пониманию любого уравнения — узнать, что означает каждая переменная. В этом случае E — это энергия покоящегося объекта, m — масса объекта, а c — скорость света в вакууме.
Скорость света постоянна во всех системах отсчета и примерно равна 3,00 x 10^8 метров в секунду. В контексте теории относительности Эйнштейна c^2 действует, скорее, как коэффициент преобразования единиц, чем константа. Таким образом, она возводится в квадрат в результате размерного анализа и гарантирует, что соотношение между энергией и массой будет согласовано.
Что подразумевается под энергией
В природе существует множество форм энергии, включая тепловую, электрическую, химическую, ядерную и т. д. Энергия передается между системами, давая питание одной системе и забирая его у другой.
Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, она может только принять другую форму. Например, уголь имеет большой потенциал энергии, который превращается в тепловую энергию при сжигании.
Что такое масса
Масса обычно определяется как количество материи на единицу объема.
Есть также несколько других определений массы. Существует «инвариантная масса» и «релятивистская масса». Инвариантная масса — это масса, которая остается неизменной независимо от того, в какой системе отсчета вы находитесь. Релятивистская масса зависит от скорости объекта. В уравнении E = mc^2 , m относится к инвариантной массе. Это очень важно, потому что это означает, что ваша масса не растет по мере того, как вы движетесь быстрее, вопреки распространенному мнению.
Важно понимать, что масса и вес — это разные понятия. Вес — это сила гравитации, которую ощущает объект, а масса — это количество материи в этом объекте. Масса может измениться только в том случае, если объект физически изменится, тогда как вес меняется в зависимости от гравитации среды, в которой находится объект. Масса измеряется в килограммах (кг), а вес — в ньютонах (Н).
Как и энергия, масса не может быть создана или уничтожена, но она также может менять форму. Например, кубик льда может растаять и превратиться в жидкость, но он по-прежнему будет иметь ту же массу в обоих состояниях.
Ну, и последнее — масса и энергия эквивалентны
Уравнение утверждает, что масса и энергия — это одно и то же, и сообщает, сколько энергии содержится в определенном количестве массы. По сути, уравнение объясняет, что небольшое количество массы наполнено ОЧЕНЬ большим количеством энергии (и водородные бомбы — прекрасная тому иллюстрация).
Как нам помогает уравнение Е=mc^2?
Я могу придумать четыре полезных применения e=mc^2:
– Оно знакомит нас с неньютоновским миром, где сохранение энергии и сохранение массы дополняются их потенциальной взаимозаменяемостью.
– Вы можете точно рассчитать энергию ядерного деления или синтеза из результирующей потери массы, например, в ядерных реакторах или ядерном оружии. 3.
– Вы можете использовать его в физических расчетах, когда вам нужно изменить единицы измерения с энергии на массу и наоборот.
– Оно вводит скорость света в гущу наших концептуальных размышлений о том, что мы называем реальностью, и может заставить нас задуматься: что, черт возьми, происходит?
