Hvad betyder Einsteins ligning E =mc² egentlig?

Energi og stof er ét. Se flere lynbilleder. Philip og Karen Smith/Iconica/Getty Images

Einsteins ligning E =mc² dukker op på alt fra baseballhætter til klistermærker. Det er endda titlen på et Mariah Carey -album fra 2008. Men hvad betyder Albert Einsteins berømte ligning egentlig?

Til at begynde med, det E står for energi og m står for masse , en måling af mængden af stof. Energi og stof er udskiftelige. Desuden, det er vigtigt at huske, at der er en bestemt mængde energi/stof i universet.

Hvis du nogensinde har læst Dr. Seuss 'børnebog "The Sneetches, "du husker sikkert, hvordan den gule, fuglelignende karakterer i historien går gennem en maskine til at skifte frem og tilbage mellem "stjerne-mave-snigler" og "almindeligt-mave-gnider". Antallet af snigler forbliver konstant gennem historien, men forholdet mellem almindelig og stjerne-mave ændrer sig. Det er på samme måde med energi og stof. Den samlede sum forbliver konstant, men energi ændrer jævnligt form til stof og stof til energi.

Nu kommer vi til c² -delen af ligningen, som tjener samme formål som star-on og star-off-maskinerne i "The Sneetches". Det c står for lysets hastighed , en universel konstant, så hele ligningen bryder ned til dette:Energi er lig med stof ganget med lysets hastighed i kvadrat.

Hvorfor skal du gange materie med lysets hastighed for at producere energi? Årsagen er, at energi, det være sig lysbølger eller stråling, rejser med lysets hastighed. Det bryder ned til 186, 000 miles i sekundet (300, 000 kilometer i sekundet). Når vi splittede et atom inde i et atomkraftværk eller en atombombe, den resulterende energi frigives med lysets hastighed.

Men hvorfor er lysets hastighed kvadreret? Årsagen er, at kinetisk energi , eller bevægelsesenergien, er proportional med masse. Når du accelererer et objekt, den kinetiske energi stiger til melodien af hastigheden i kvadrat. Du finder et glimrende eksempel på dette i enhver føreruddannelsesmanual:Hvis du fordobler din hastighed, bremselængden er fire gange længere, så bremselængden er lig med den kvadrerede hastighed [kilde:UNSW Physics:Einsteinlight].

Lysets hastighed i firkant er et kolossalt tal, illustrerer, hvor meget energi der er i selv små mængder stof. Et almindeligt eksempel på dette er, at 1 gram vand - hvis hele dets masse blev omdannet til ren energi via E =mc² - indeholder så meget energi som 20, 000 tons (18, 143 tons) TNT eksploderer. Derfor kan en så lille mængde uran eller plutonium producere en så massiv atomeksplosion.

Einsteins ligning åbnede døren for talrige teknologiske fremskridt, fra atomkraft og nuklearmedicin til solens indre virke. Det viser os, at stof og energi er ét.

Udforsk linkene på den næste side for at lære endnu mere om Einsteins teorier.

Oprindeligt udgivet:14. sep. 2010

Einsteins formel

Hvad betyder Einsteins ligning egentlig?

At materie og energi er det samme - så længe stoffet bevæger sig med lysets hastighed i firkant. Sidstnævnte er et enormt antal og viser, hvor meget energi der er i selv små mængder stof. Derfor kan en lille mængde uran eller plutonium producere en så massiv atomeksplosion. Einsteins ligning åbnede døren for talrige teknologiske fremskridt, fra atomkraft og nuklearmedicin til forståelse af solens indre virke

Hvorfor kan vi ikke rejse med lysets hastighed?

Einsteins teori forudsiger, at når en masse stof multipliceres med et kvadrat af lysets hastighed, det afgiver enorm energi. Imidlertid, for os at bevæge os ved så høje hastigheder, vi ville kræve en uendelig mængde energi, hvilket ikke er muligt.

Er E =mc2 dimensionelt korrekt?

Ja. Når masse og lyshastighed i kvadrat multipliceres, de giver den samme enhed som energien - Joule. Dermed, E =mc2 er dimensionelt korrekt.

Masser mere information

relaterede artikler

Sådan fungerer særlig relativitet
Sådan fungerer 'Baby Einstein'
Sådan fungerede Albert Einsteins hjerne
Hvad er tyngdekraften?

Flere store links

Albert Einstein Online

Kilder

"E =mc²:Hvad betyder det, og hvor kom ligningen fra? "UNSW Physics:Einsteinlight. (3. september, 2010) http://www.phys.unsw.edu.au/einsteinlight/jw/module5_equations.htm
Fowler, Michael. "Særlig relativitet." Galileo og Einstein. 3. marts 2008. (2. september, 2010) http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/spec_rel.html
"Gravitationslinsering:Astronomer udnytter Einsteins teleskop." Science Daily. 24. februar kl. 2009. (9. august, 2010) http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090220172053.htm
Knierim, Thomas. "Relativitet." Den store udsigt. 10. juni kl. 2010. (2. september, 2010) http://www.thebigview.com/spacetime/relativity.html
Lightman, Alan. "Relativitet og kosmos." NOVA. Juni 2005. (2. september, 2010) http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/relativity/
Lipson, Edward. "Foredrag 17:Særlig relativitet." Syracuse Universitet. (14. juli kl. 2010) http://physics.syr.edu/courses/PHY106/Slides/PPT/Lec17-Special-Relativity_2.pdf
"Relativitet." Worldbook på NASA. 29. november kl. 2007. (2. september, 2010) http://www.nasa.gov/worldbook/relativity_worldbook.html
Ryden, Barbara. "Særlig relativitet." Ohio State University Institut for Astronomi. 10. februar kl. 2003. (2. september, 2010) http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_6/notes23.html
Tyson, Peter. "Arven efter E =mc²." NOVA. Juni 2005. (3. september, 2010) http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/legacy.html
Whitlock, Laura og Tim Kallman. "Hvad betyder E =mc²?" NASA:Spørg en fysiker? 1. december kl. 2005. (3. september, 2010)

Sidste artikelHvad er en dimension,

Næste artikelHar rationel videnskab plads til irrationel tro?