HVORDAN ER ENERGI OG MATERIE DET SAMME?

Send

Som Einstein viste oss, lys og materie og bare aspekter av den samme tingen. Hvordan blir den ene den andre?

Albert Einsteins mest berømte ligning sier at energi og materie er to sider av den samme mynten.
Men hva betyr det egentlig? Og hvordan er ligninger kjent? Jeg liker å tro at ligninger kan være berømte på en måte som et kunstverk, eller en filosofi kan være berømt. Mennesker kan ha bevissthet om tingen, og har likevel aldri hatt et samspill med det. De kan forstå at det er viktig, og likevel ikke forstå hvorfor det er så viktig. Noe som er litt for dårlig, da dette virkelig er en herlig tankebøyende ide.

Opprinnelsen til E = mc² ligger i spesiell relativitet. Lys har samme hastighet uansett hvilken referanseramme du er i. Uansett hvor du er, eller hvor raskt du går. Hvis du sto stille ved siden av veien og observerte en bil som kjørte i ¾ lyshastighet, ville du se lyset fra frontlyktene deres reise bort fra dem med ¼ lysets hastighet.

Men sjåføren av bilen ville fremdeles se at lyset beveget seg foran dem med lysets hastighet. Dette er bare mulig hvis tiden ser ut til å avta i forhold til deg, og du og menneskene i bilen ikke lenger kan bli enige om hvor lang tid et sekund vil ta.

Så det ser ut til at lyset beveger seg saktere fra dem, men når de opplever ting saktere, blir det hele ut. Dette påvirker også deres tilsynelatende masse. Hvis de tråkker på gassen, vil de øke saktere enn du forventer. Det er som om bilen har mer masse enn du forventer. Så relativitet krever at jo raskere et objekt beveger seg, jo mer masse ser det ut til å ha. Dette betyr at en eller annen måte en del av energien i bilens bevegelse ser ut til å transformere til masse. Derav opphavet til Einsteins ligning. Hvordan skjer det? Vi vet ikke helt. Vi vet bare at det gjør det.

Den samme effekten forekommer med kvantepartikler, og ikke bare med lys. Et nøytron kan for eksempel forfalle til et proton, elektron og anti-neutrino. Massen til disse tre partiklene er mindre enn massen til et nøytron, så de får hver energi også. Så energi og materie er virkelig den samme tingen. Fullstendig utskiftbar. Og til slutt: Selv om energi og masse er relatert gjennom spesiell relativitet, er masse og rom relatert gjennom generell relativitet. Du kan definere hvilken som helst masse ved en avstand kjent som dens Schwarzschild-radius, som er radien til et svart hull i den massen. Så på en måte er energi, materie, rom og tid alle aspekter av den samme tingen.

Hva tror du? Som E = mc², hva er den mest kjente ideen du kan tenke på i fysikk?

Og hvis du liker det du ser, kom innom Patreon-siden vår og finn ut hvordan du kan få disse videoene tidlig, mens du hjelper oss med å gi deg mer flott innhold!