Som Einstein visade oss, ljus och materia och bara aspekter av samma sak. Hur blir den ena den andra?
Albert Einsteins mest berömda ekvation säger att energi och materia är två sidor av samma mynt.
Men vad betyder det egentligen? Och hur är ekvationer kända? Jag gillar att tro att ekvationer kan vara kända på ett sätt som ett konstverk eller en filosofi kan vara berömd. Människor kan ha medvetenhet om saken och har aldrig interagerat med den. De kan förstå att det är viktigt och ändå inte förstå varför det är så viktigt. Vilket är lite synd, eftersom det verkligen är en härlig tankeböjande idé.
Ursprunget till E = mc2 ligger i speciell relativitet. Ljus har samma hastighet oavsett vilken referensram du befinner dig i. Oavsett var du är eller hur snabbt du går. Om du stod stilla vid sidan av vägen och observerade en bil som körde med ¾ ljushastighet, skulle du se ljuset från deras strålkastare resa bort från dem med ¼ ljusets hastighet.
Men förarens bil skulle fortfarande se att ljuset rör sig framför dem med ljusets hastighet. Detta är bara möjligt om deras tid verkar sakta i förhållande till dig, och du och människorna i bilen inte längre kan komma överens om hur lång tid det tar att ta en sekund.
Så det verkar som att ljuset förflyttar sig långsammare från dem, men när de upplever saker långsammare utvecklas allt. Detta påverkar också deras uppenbara massa. Om de trampar på gasen kommer de att snabba upp långsammare än du kan förvänta dig. Det är som om bilen har mer massa än du förväntar dig. Så relativitet kräver att ju snabbare ett objekt rör sig, desto mer massa verkar det ha. Det betyder att en eller annan del av energin i bilens rörelse verkar förvandlas till massa. Därför ursprunget till Einsteins ekvation. Hur händer det? Vi vet inte riktigt. Vi vet bara att det gör det.
Samma effekt uppstår med kvantpartiklar och inte bara med ljus. En neutron, till exempel, kan förfalla till en proton, elektron och anti-neutrino. Massan hos dessa tre partiklar är mindre än massan för en neutron, så de får var och en viss energi också. Så energi och materia är verkligen samma sak. Helt utbytbart. Och slutligen, även om energi och massor är relaterade genom speciell relativitet, är massa och rymd relaterade genom allmän relativitet. Du kan definiera vilken massa som helst på ett avstånd känt som dess Schwarzschild-radie, som är radien för ett svart hål i den massan. Så på ett sätt är energi, materia, rum och tid alla aspekter av samma sak.
Vad tror du? Som E = mc2, vad är den mest kända idén du kan tänka på inom fysiken?
Och om du gillar det du ser, kolla in vår Patreon-sida och ta reda på hur du kan få dessa videor tidigt och hjälpa oss att ge dig mer bra innehåll!
Podcast (ljud): Ladda ner (Längd: 3:25 - 3.1MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Ladda ner (Längd: 3:48 - 45.4MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | Android | RSS
