JAK JSOU ENERGIE A HMOTA STEJNé?

Send

Jak nám Einstein ukázal, světlo a hmota a jen aspekty stejné věci. Jak se jeden stane druhým?

Nejslavnější rovnice Alberta Einsteina říká, že energie a hmota jsou dvě strany téže mince.
Ale co to vlastně znamená? A jak jsou slavné rovnice? Rád věřím, že rovnice mohou být slavné ve způsobu uměleckého díla nebo filozofie. Lidé si toho mohou být vědomi a přesto s ním nikdy neovlivňovali. Dokážou pochopit, že je to důležité, a přesto nechápou, proč je tak významný. Což je trochu příliš špatné, protože je to opravdu krásný nápad ohýbání mysli.

Počátek E = mc² spočívá ve speciální relativitě. Světlo má stejnou rychlost bez ohledu na to, v jakém referenčním rámci se nacházíte. Nezáleží na tom, kde jste nebo jak rychle jdete. Pokud jste stáli nehybně na kraji silnice a pozorovali jste auto jedoucí rychlostí ¾ světla, viděli byste světlo z jejich světlometů od nich odjet rychlostí světla.

Ale řidič automobilu by stále viděl, že světlo se před nimi pohybuje rychlostí světla. To je možné pouze tehdy, když se zdá, že se jejich čas ve vztahu k vám zpomalí a vy a lidé v autě se už nemohou dohodnout na tom, jak dlouho bude trvat sekunda.

Zdá se tedy, že se od nich světlo od nich odchází pomaleji, ale jak to věci prožívají pomaleji, všechno se zhasne. To také ovlivňuje jejich zjevnou hmotnost. Pokud vstoupí na plyn, zrychlí se pomaleji, než byste čekali. Je to, jako by auto mělo větší hmotnost, než jste čekali. Takže relativita vyžaduje, že čím rychleji se objekt pohybuje, tím více hmoty má. To znamená, že se část energie pohybu automobilu nějak přeměňuje v hmotu. Odtud pochází Einsteinova rovnice. Jak se to stane? To opravdu nevíme. Víme jen, že ano.

Stejný efekt nastává u kvantových částic, nejen u světla. Například neutron může rozpadnout na proton, elektron a antineutrino. Hmotnost těchto tří částic je menší než hmotnost neutronu, takže každá z nich také získá nějakou energii. Energie a hmota jsou tedy totéž. Zcela zaměnitelné. A konečně, ačkoli energie a hmotnost jsou spojeny prostřednictvím speciální relativity, hmotnost a prostor jsou spojeny prostřednictvím obecné relativity. Můžete definovat jakoukoli hmotu podle vzdálenosti známé jako její Schwarzschildův poloměr, což je poloměr černé díry této hmoty. Energetika, hmota, prostor a čas jsou tedy svým způsobem všechny aspekty stejné věci.

Co myslíš? Jako E = mc², jaký je nejslavnější nápad ve fyzice?

A pokud se vám líbí to, co vidíte, přijďte se podívat na naši stránku Patreonu a zjistěte, jak můžete tato videa získat brzy, a pomozte nám tak přinést další skvělý obsah!