Почему каждый человек является потенциальным ядерным взрывом

Представьте себе ситуацию: обычный сотрудник патентного бюро, работая над главной физической теорией, написал несколько побочных страниц текста в своих отчетах, а они дали жизнь формуле. И эта формула стала самым понятным и мощным костылем современной физики и теории относительности. А этим человеком был Альберт Эйнштейн.

Формула E=mc^2 сопровождает зрителей «Доктора Стоуна» на протяжении всего аниме не просто так, она стала символом науки в медиакультуре вполне заслуженно. Давайте начнем издалека и поймем, почему это так.

Эйнштейн начал с простой нестандартной мысли — свет переносит энергию, но не имеет при этом массы (как считалось). Что же происходит с объектом, который светится? Тогда он взял за основу принцип сохранения энергии — энергия не появляется из ниоткуда и не пропадает в никуда, а значит, если тело светится, оно теряет энергию.

После такого заключения было необходимо провести мысленный эксперимент. Объект в покое испускает два одинаковых луча света в противоположные стороны, свет уносит энергию, в таком случае, если рассматривать этот процесс с точки зрения движущейся системы, физика ломается.

Если объект отдал энергию (свет) и стал бледнее, значит, из него что-то ушло. А что ушло? До того момента физики считали, что ушла просто энергия и масса объекта никак не изменилась. Но в таком случае нарушается закон сохранения импульса. А это невозможно, что означает, что в данном процессе замешана масса. Если тело теряет энергию, его масса уменьшается. Масса — это форма энергии.

Такая цепочка размышлений и привела великого ученого к важнейшему куску его теории относительности.

В формуле E=mc^2, где E — энергия, m — масса, а c^2 — скорость света в квадрате. Откуда берется c^2? В теории относительности есть постулат: пространство и время едины. Умножаешь время на с — получаешь расстояние, делишь расстояние на с — получаешь время. Многие фундаментальные уравнения считаются через квадрат скорости, а значит, он будет и у с.

Почему эта формула важна? С ее помощью люди поняли, что масса действительно превращается в огромную энергию. Примеры можно увидеть везде: химия (реакции, бензин, батарейки), солнечная энергия, атомные электростанции, ядерная энергия (именно ядерная бомба, как никто другой, опирается на суть данной формулы).

Пройдемся по интересным фактам!

Даже обычные вещи вокруг тебя содержат колоссальную энергию:

·       1 грамм вещества ≈ 90 триллионов джоулей. Это примерно, как взрыв десятков килотонн тротила (да, даже мы с вами!);

·       по сути своей Солнце каждую секунду теряет около 4 млн тонн своей массы;

·       Если бы не формула Эйнштейна, мы бы не решились создать БАК (большой адронный коллайдер) и не открыли бы много новых частиц;

·       нагретый объект немного тяжелее холодного;

·       для создания совершенного топлива нужно, чтобы частица аннигилировала, то есть встретила свою античастицу и полностью превратила массу в энергию.

Без E=mc^2 мы бы не увидели современной цивилизации, и Сенку как ее возродитель это понимает лучше всех.

Моя прошлая статья про силу Лоренца показывает, как энергия управляет движением частиц, а E=mc^2 объясняет, откуда вообще берется энергия. Весь мир — это одна большая система преобразования массы в энергию и обратно, а физика — это инструкция, как этим управлять.