Jak pokazał nam Einstein, światło i materia i tylko aspekty tego samego. Jak jedno staje się drugie?
Najsłynniejsze równanie Alberta Einsteina mówi, że energia i materia są dwiema stronami tej samej monety.
Ale co to tak naprawdę oznacza? A jak znane są równania? Lubię wierzyć, że równania mogą być sławne w sposób, w jaki dzieło sztuki lub filozofia mogą być sławne. Ludzie mogą mieć świadomość tego, a jednak nigdy z nim nie wchodzić w interakcje. Rozumieją, że to ważne, a jednocześnie nie rozumieją, dlaczego jest tak ważny. Co jest trochę za złe, ponieważ jest to naprawdę piękny pomysł na zginanie umysłu.
Pochodzenie E = mc2 leży w szczególnej teorii względności. Światło ma tę samą prędkość bez względu na to, w jakim układzie odniesienia się znajdujesz. Bez względu na to, gdzie jesteś i jak szybko jedziesz. Jeśli stałeś nieruchomo na poboczu drogi i obserwowałeś samochód jadący z ¾ prędkością światła, zobaczyłbyś światło z ich reflektorów oddalających się od nich z ¼ prędkością światła.
Ale kierowca samochodu nadal widziałby, że światło porusza się przed nimi z prędkością światła. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy wydaje się, że ich czas zwalnia w stosunku do ciebie, a ty i ludzie w samochodzie nie jesteście w stanie ustalić, ile czasu zajmie sekunda.
Więc światło wydaje się oddalać od nich wolniej, ale kiedy doświadczają rzeczy wolniej, wszystko się wyrówna. Wpływa to również na ich pozorną masę. Jeśli nadepną na gaz, przyspieszą wolniej niż można by się spodziewać. To tak, jakby samochód miał większą masę niż się spodziewasz. Zatem względność wymaga, że im szybciej obiekt się porusza, tym więcej wydaje się mieć masy. Oznacza to, że jakoś część energii ruchu samochodu wydaje się przekształcać w masę. Stąd geneza równania Einsteina. Jak to się dzieje? Naprawdę nie wiemy. Wiemy tylko, że tak.
Ten sam efekt występuje w przypadku cząstek kwantowych, a nie tylko światła. Na przykład neutron może rozpadać się na proton, elektron i antyneutrino. Masa tych trzech cząstek jest mniejsza niż masa neutronu, więc każda z nich otrzymuje również trochę energii. Zatem energia i materia są naprawdę tym samym. Całkowicie wymienne. I na koniec, chociaż energia i masa są powiązane poprzez szczególną teorię względności, masa i przestrzeń są powiązane przez ogólną teorię względności. Możesz zdefiniować dowolną masę na podstawie odległości zwanej promieniem Schwarzschilda, który jest promieniem czarnej dziury tej masy. W pewnym sensie energia, materia, przestrzeń i czas są aspektami tego samego.
Co myślisz? Jak E = mc2, jaki jest najbardziej znany pomysł w fizyce?
A jeśli podoba Ci się to, co widzisz, odwiedź naszą stronę Patreon i dowiedz się, jak można uzyskać te filmy wcześniej, pomagając nam przynieść więcej świetnych treści!
Podcast (audio): Pobierz (Czas trwania: 3:25 - 3,1 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
Podcast (wideo): Pobierz (Czas trwania: 3:48 - 45,4 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS