Energi och materia är ett. Se fler blixtbilder. Philip och Karen Smith/Iconica/Getty Images Einsteins ekvation E =mc² dyker upp på allt från basebollkepsar till bildekaler. Det är till och med titeln på ett album från Mariah Carey 2008. Men vad betyder egentligen Albert Einsteins berömda ekvation?
Till att börja, de E står för energi och den m står för massa , en mätning av mängden materia. Energi och materia är utbytbara. Vidare, det är viktigt att komma ihåg att det finns en viss mängd energi/materia i universum.
Om du någonsin har läst Dr Seuss barnbok "The Sneetches, "du kommer säkert ihåg hur den gula, fågelliknande karaktärer i berättelsen går igenom en maskin för att växla fram och tillbaka mellan "stjärna-mage nysningar" och "vanliga mage-gnistor". Antalet gnistor förblir konstant under hela historien, men förhållandet mellan vanliga och stjärntäta förändras. Det är på samma sätt med energi och materia. Totalsumman förblir konstant, men energi förändrar regelbundet form till materia och materia till energi.
Nu kommer vi till c² -delen av ekvationen, som tjänar samma syfte som star-on och star-off-maskinerna i "The Sneetches". De c står för ljusets hastighet , en universell konstant, så hela ekvationen bryts ner till detta:Energi är lika med materia multiplicerat med ljusets hastighet i kvadrat.
Varför skulle du behöva multiplicera materia med ljusets hastighet för att producera energi? Anledningen är att energi, vare sig det är ljusvågor eller strålning, färdas med ljusets hastighet. Det bryter ner till 186, 000 miles per sekund (300, 000 kilometer per sekund). När vi delar upp en atom i ett kärnkraftverk eller en atombomb, den resulterande energin frigörs med ljusets hastighet.
Men varför kvadreras ljusets hastighet? Anledningen är att rörelseenergi , eller rörelseenergin, är proportionell mot massa. När du accelererar ett objekt, rörelseenergin ökar i takt med hastigheten i kvadrat. Du hittar ett utmärkt exempel på detta i alla förarutbildningsmanualer:Om du fördubblar din hastighet, bromssträckan är fyra gånger längre, så bromssträckan är lika med kvadratfarten [källa:UNSW Physics:Einsteinlight].
Ljusets hastighet i kvadrat är ett kolossalt tal, illustrerar hur mycket energi det finns i även små mängder materia. Ett vanligt exempel på detta är att 1 gram vatten - om hela massan omvandlades till ren energi via E =mc² - innehåller så mycket energi som 20, 000 ton (18, 143 ton) TNT exploderar. Det är därför en så liten mängd uran eller plutonium kan producera en så massiv atomexplosion.
Einsteins ekvation öppnade dörren för många tekniska framsteg, från kärnkraft och kärnmedicin till solens inre funktioner. Det visar oss att materia och energi är ett.
Utforska länkarna på nästa sida för att lära dig ännu mer om Einsteins teorier.
Ursprungligen publicerat:14 sep, 2010
