Echivalenţa dintre masă și energie

Cea mai celebră ecuație a lui Albert Einstein ne spune că energia și masa sunt două fețe ale aceleiași monede.

Dar ce înseamnă cu adevărat acest lucru? Și cum pot fi ecuațiile celebre? Îmi place să cred că ecuațiile pot fi celebre în acelaşi mod în care o operă de artă sau un principiu din filosofie pot fi celebre. Oamenii pot conștientiza acest lucru chiar dacă nu au interacționat în vreun fel cu el. Ei pot înțelege că ceva este important și totuși nu înțeleg de ce este atât de important.

Energia se prezintă sub diferite forme: lumină, masă, căldură, energie cinetică și potențială. Credit: From Quarks to Quasars

Originea ecuaţiei E = mc^2 se află în teoria relativității restrânse. Lumina are aceeași viteză indiferent de sistemul de referință în care vă aflați, indiferent de locul unde vă aflaţi sau de cât de repede vă deplasaţi. Dacă vă aflaţi în picioare la marginea unui drum și observaţi o mașină care se deplasează cu o viteză de 0,75c (unde c este viteza luminii) veţi vedea lumina de la farurile acesteia îndepărtându-se cu viteza de 0,25c.

Cu toate acestea, din punctul de vedere al șoferului maşinii lumina se îndepărtează în fața sa cu viteza c. Acest lucru este posibil doar în cazul în care timpul celor din maşină pare a încetini în raport cu tine, iar tu și şoferul din maşină nu vă veţi pune de acord cu privire la cât durează o secundă. De asemenea, acest lucru afectează masa lor aparentă. În cazul în care şoferul apasă pedala de acceleraţie, maşina va accelera mai lent decât v-ați aștepta. Este ca şi cum maşina ar avea o masă mai mare decât vă așteptați. Astfel, teoria relativității stabileşte că pe măsură ce un obiect se deplasează mai repede cu atât acesta pare să aibă o masă mai mare. Acest lucru înseamnă că într-un fel o parte din energia de mișcare a maşinii se transformă în masă. De aici provine ecuația lui Einstein. Cum se întâmplă asta? Nu ştim. Știm doar că se întâmplă.

Acelaşi efect se produce şi în cazul particulelor cuantice, nu doar în cazul luminii. Un neutron, de exemplu, se poate dezintegra într-un proton, un electron și un antineutrin. Masa acestor trei particule este mai mică decât masa unui neutron, ceea ce înseamnă că acestea au şi energie. Deci, energia și masa reprezintă într-adevăr același lucru şi ele sunt complet interschimbabile. Mai mult, deşi energia și masa sunt legate prin teoria relativității speciale, masa și spațiul sunt legate prin teoria relativității generale. Puteți defini orice masă printr-o distanță cunoscută sub numele de raza Schwarzschild, care este raza unei găuri negre având acea masă. Rezultă de aici că într-un fel energia, materia, spațiul și timpul sunt diferite aspecte ale aceluiaşi lucru.

Sursa: Universe Today

Traducere şi adaptare după How are Energy and Matter the Same?