معنای واقعی E=mc^2 چیست؟

9
162

بیگ بنگ: یک حقیقت عجیب که احتمالاً نمی‌دانستید – جرم هیدروژن، از مجموع جرم‌های پروتون و الکترونی که ذرات تشکیل‌دهنده‌ی آن هستند، کمتر است. نه تنها هیدروژن، بلکه جرم تمام عناصر جدول تناوبی از مجموع اجزاء سازنده‌ خود کمتر است.

حالا یک چالش ذهنی دیگر: اگر دو جسم، که اجزاء سازندشان تا اتم‌هایشان یکسان باشد داشته باشیم، این دو جسم به احتمال زیاد اجرام متفاوت خواهند داشت. چرا؟ پاسخ تمام این سوالات، در دل مشهورترین رابطه‌ی فیزیک است: E=mc^2

همانطور که در ویدیو می‌بینیم، جرم چیزی که از اجزای کوچک‌تری تشکیل شده، با مجموع اجرام آن اجزاء برابر نیست. اگر می‌خواهید از جرم حقیقی ماده سر درآورید، باید به نوع کنار هم قرار گرفتن اجزاء، و حرکت این اجزاء در شی بزرگ‌تر توجه کنید. به عنوان مثال، اگر به اینشتین دو ساعت دقیق می‌دادید –و منظور من از دقیق در حد اتمی است – اما فقط یکی از این دو ساعت کار کند، اینشتین به شما می‌گوید ساعتی که کار می‌کند، جرم بیشتری نسبت به ساعتی که کار نمی‌کند دارد. دلیل این امر چیست؟

تمام انرژی‌ جنبشی حرکت عقربه، انرژی پتانسیل فنرها، و اصطکاک چرخ‌دنده‌ها، براساس قانون E=mc^2 باعث افزایش جرم می‌شوند. اما در همین حین که تمام تمرکزتان را روی عبارت “انرژی پتانسیل برابر است با جرم اضافه” معطوف کرده‌اید، داستان کمتر بودن جرم هیدروژن از اجزای سازنده‌اش را به خاطر آورید. ظاهراً، انرژی پتانسیل می‌تواند منفی هم باشد. اما چطور ممکن است؟ آنطور که در ویدیو توضیح داده می‌شود، فاصله‌ی بسیار ناچیز پروتون و الکترون در اتم هیدروژن باعث کاهش انرژی پتانسیل، حتی تا زیر صفر و مقادیر منفی می‌شود:

دانلود ویدئو

البته از گردش الکترون به دور پروتون، انرژی جنبشی تولید می‌شود، اما حتی این انرژی برای برگرداندن مجموع به صفر کافی نیست. این گزاره درباره‌ی تک تک عناصر جدول تناوبی نیز صادق است. اما اگر خیلی ریز شویم و به جمع جرم‌های اجزاء سازنده‌ی پروتون و الکترون، یعنی کوارک بنگریم، چطور؟ و اگر طبق مدل‌های فیزیکی، خود کوارک‌ها از ذرات بنیادی‌تر تشکیل نشده‌اند، اصلاً کوارک‌ها جرمشان را از کجا می‌آورند؟ نترسید، ویدیوی بالا از PBS Space Time پاسخ تمام این سوالات را می‌دهد، و شما را قدردان معادله‌ای می‌کند که در دل خود، تمام این مسائل را پوشش داده است. هرچقدر بگوییم کم است. ممنونیم آلبرت اینشتین عزیز.

ترجمه: بهروز شجاعیان/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com


9 دیدگاه ها

  1. الان داریم جرم رو به انرژی تبدیل میکنیم . ولی در آینده ای نه چندان دور قدرت این رو داریم که انرژی رو هم به جرم یا ماده مطابق معادله هم ارزی جرم و انرژی آلبرت انیشتین تبدیل کنیم . چون این معادله مثل هر معادله ریاضی دیگه ای دوطرفه اس . یعنی میتونیم اکثرا عناصر جدول مندلیف رو تو آزمایشگاه تولید کنیم .

  2. جواب سوال اولی که مطرح شد فک کنم بله باشه یعنی به دلیل افزایش انرژی پتانسیل جسم بالایی ترازو باید عدد بیشتری رو نشون بده ولی جواب سوال دوم خیره چون وقتی یه جسمی رو بلند میکنیم در واقع انرژی پتانسیل ماهیچه های ما به انرژی پتانسیل اون جسم تبدیل میشه و چون هر دو روی زمین هستیم پس جرم زمین افزایش پیدا نمیکنه، امیدوارم درست فکر کرده باشم 😀
    ممنون از سایت فوق العادتون

  3. خیلی جالب و درجه یک بود.
    در مورد اون سوال آخرش هم جرم اضافه شده فک کنم بشه حدودا ۱/۴ ضربدر ۱۰ به توان منفیه پنج کیلو گرم
    البته اگه جرم چکش رو یه کیلو در نظر بگیریم
    و قد هر کس رو دو متر و g رو هم ده بگیریم
    و جمعیت رو هم ۷ میلیارد
    در کل خیلی جالب و تفکر برانگیز بود

  4. به نظر من چون انرژی پاییزه هست پس جرم کلی جهان یکسان و اما در زمین هم همینطور چون انرژی انسانها به انرژی پتانسیل چکش تبدیل میشه و انرژی کلی کم نمیشه اما چون جرم چکش زیاد شده و مال ما کم به یک مقدار کم شده جرم ثابت میمونه ولی در کل به دلیل پ ایستی انرژی است

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.