المحتوى
E = mc التربيعية هي الصيغة الأكثر شهرة في الفيزياء. وغالبًا ما يشار إليها باسم نظرية معادلة الطاقة الجماعية. يعرف معظم الناس أن ألبرت أينشتاين طورها ، لكن القليل منهم لديهم أي فكرة عما يعنيه ذلك. في الأساس ، توصل أينشتاين إلى علاقة بين المادة والطاقة. كان عبقريته يدرك أن المسألة يمكن أن تتحول إلى طاقة وطاقة إلى مادة.
هوية
يشير الحرف "E" في الصيغة إلى الطاقة ، المقاسة بوحدات تسمى ergs. يمثل "m" الكتلة بالجرام. "c" هي سرعة الضوء المقاسة بالسنتيمتر في الثانية. عندما تُضرب سرعة الضوء بمفردها (مربعة) ثم تُضرب بالكتلة ، تكون النتيجة عددًا كبيرًا جدًا. إنه يدل على أن الطاقة المخزنة حتى في كمية صغيرة من الكتلة هائلة.
انصهار
طريقة واحدة لإطلاق الطاقة في الكتلة هي الذرات التي تشكل تلك الكتلة لتندمج مع بعضها. يحدث هذا في بعض الأحيان في الطبيعة. على سبيل المثال ، داخل النجم ، يمكن دفع ذرتين من الهيدروجين معًا بسرعة كبيرة بحيث تندمج البروتونات المنفردة في نواتها معًا لتشكل ذرة هيليوم مع بروتوناتين. تحول العملية حوالي 7 بالمائة من الكتلة الأصلية إلى طاقة. يمكن حساب ذلك بالصيغة E = mc التربيعية. وتسمى هذه العملية الانصهار النووي. نحن نرى ذلك في الأجهزة التي من صنع الإنسان مثل مسرعات الجسيمات والقنابل النووية.
الانشطار النووي
هناك طريقة أخرى لإطلاق الطاقة في الكتلة وهي تفكك الذرات داخل تلك الكتلة. هذا يحدث أيضا بشكل طبيعي في الطبيعة. على سبيل المثال ، اليورانيوم عنصر مشع. وهذا يعني أنه ينهار. هناك 92 بروتونات في نواته. وكلهم متهمون بشكل إيجابي ويحاولون الابتعاد عن بعضهم البعض. هذا يشبه اثنين من المغناطيس مع قطبية نفس صد بعضها البعض. عندما تفقد ذرات اليورانيوم البروتونات تصبح عناصر أخرى. عندما تضيف وزن النواة الجديدة مع وزن البروتونات المقذوفة ، تكون النتيجة أخف قليلاً من ذرة اليورانيوم الأصلية. يتم تحويل الكتلة المفقودة إلى طاقة. هذا هو السبب في إطلاق العناصر المشعة للحرارة والضوء. وهذا ما يسمى الانشطار النووي. يمكن أيضًا حساب الطاقة التي تم إنشاؤها باستخدام الصيغة E = mc التربيعية.
المادة والمادة المضادة
البروتونات والإلكترونات التي تشكل الكون لها أبناء عمومة "صورة طبق الأصل" تسمى البروتونات المضادة والبوزيترونات. هذه الجزيئات لها نفس الكتلة ولكن الشحنة الكهربائية المقابلة. ومن المثير للاهتمام ، عندما تصطدم جسيم طبيعي مع التوأم المادة المضادة ، فإنها تقضي على بعضها البعض ، وتحويل كل كتلتها إلى طاقة. بسبب E = mc المربعة ، يكون إطلاق الطاقة هائلاً. لحسن الحظ ، فإن كوننا لديه مادة مضادة قليلة جدًا ، مما يجعل هذه التصادمات نادرة.
التاريخ
أحدثت نظرية أينشتاين ثورة في الطريقة التي ينظر بها البشر إلى الكون. لقد انضمت إلى مفاهيم الكتلة والطاقة ، والتي كان يعتقد في السابق أنها منفصلة تمامًا. أظهر أينشتاين أن الكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة وأن الطاقة يمكن أن تصبح كتلة. نحن نفهم الآن المزيد حول سبب تألق النجوم وطبيعة الثقوب السوداء وإنشاء الكون بفضل الترميز E = mc. الجانب المظلم من الصيغة هو استخدامه في تطوير الأسلحة النووية. في الواقع ، كان أينشتاين هو نفسه الذي حث على تطوير أول قنبلة ذرية قبل أن يتمكن أعداء الأمريكتين في زمن الحرب.