مقالات في الفيزياء

نتائج وتطبيقات معادلة الطاقة E=mc^2

تمامًا مثل الظواهر الكهربائية والمغناطيسية وجهان لعملة واحدة، فإنه وبالمثل، تكون المادة والطاقة، وذلك وفقًا لألبرت أينشتاين، أي أن الكتلة والطاقة متساويان أيضًا.

قال أينشتاين، “يتبع من النظرية النسبية الخاصة أن الكتلة والطاقة هما ظاهرتين مختلفتين لنفس الشيء، وهو مفهوم غير مألوف إلى حد ما بالنسبة للعقل العادي. علاوة على ذلك، فإن المعادلة التي تساوي فيها الطاقة الكتلة، مضروبة في مربع سرعة الضوء أظهرت أن كميات صغيرة جدًا من الكتلة يمكن تحويلها إلى كمية كبيرة جدًا من الطاقة والعكس صحيح “.

في الحرب العالمية الثانية، كان أينشتاين يخشى أن يطور الألمان سلاحًا ذريًا بناءً على اكتشافه الرائد. على الرغم من كونه من دعاة السلام منذ فترة طويلة، إلا أنه وجه رسالة إلى رئيس الولايات المتحدة، بدافع الضرورة، حثه فيها على تطوير القنبلة الذرية قبل الألمان. بالفعل نجحت أمريكا، وحدث القصف المؤسف لهيروشيما وناغازاكي، وانتهت الحرب العالمية ولكن بتكلفة كبيرة.

اعلانات جوجل

في عام 1948، أعرب أينشتاين في مقابلة معه عن أسفه وقال، “لو كنت قد توقعت ما حدث لهيروشيما وناغازاكي، لكنت مزقت معادلة عام 1905.

ما مقدار الطاقة المحجوزة داخل المادة؟ إليك مثال: بعد وقت قصير من وفاة أينشتاين في عام 1955، تمت إزالة دماغه ووزنه 1.23 رطل.

سيعادل ذلك 26000 كيلو طن من قيمة TNT من الطاقة. قارن هذا بالقنبلة التي أحرقت 70٪ من هيروشيما: كانت 15 كيلو طنًا فقط من مادة تي إن تي. هذا يعني أن الدماغ البشري العادي سيكون لديه ما يقرب من 1700 مرة طاقة متفجرة أكثر من القنبلة التي دمرت مدينة بأكملها!

من ناحية أخرى، بدأ سباق التسلح النووي بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي. منافسة على السيادة في العالم. الأمر الذي أدى في النهاية إلى مزيد من التوتر؛ احتمال أن يقوم سياسي غريب الأطوار بتفجير الأرض كلها.

اعلانات جوجل

لكن بصرف النظر عن الحرب، فإن المعادلة مفيدة في حالات أخرى. على سبيل المثال، في تفاعل نووي، تكون كتلة الذرات الخارجة أقل من كتلة الذرات التي تدخل فيها. يظهر الاختلاف بينهما في صورة حرارة وضوء.

هذا من شأنه أن يكون بديلاً جيدًا للوقود الأحفوري. الطاقة النظيفة هي حاجة الكوكب لأن مجرد التفكير كم من الوقت يمكننا الاعتماد على الوقود الأحفوري؟ علاوة على ذلك، قد يعتمد السفر في الفضاء في المستقبل البعيد أيضًا على هذه القوة.

تشرح صيغة أينشتاين أيضًا سبب دفء قشرة كوكبنا بطبيعتها. إنه ناتج عن تحويلات كتلة الطاقة التي تحدث داخل العناصر المشعة مثل اليورانيوم والثوريوم في قشرة الأرض.

يمكن العثور على اليورانيوم في كل مكان تقريبًا: في الصخور والتربة والأنهار والمحيطات. إنه في الواقع أكثر شيوعًا 40 مرة من الفضة في القشرة الأرضية. وبالتالي، فإن درجة الحرارة الداخلية لقشرة الأرض ترتبط ارتباطًا مباشرًا بـ E = mc².

كما أن مصدر ضوء الشمس هو تحويل الكتلة والطاقة. تتكون الشمس من 70٪ هيدروجين. في قلب الشمس حيث تكون درجة الحرارة مرتفعة بدرجة كافية، تندمج أربع ذرات هيدروجين معًا لتصبح نواة هيليوم، وهي أقل كتلة بقليل من نوى الهيدروجين الأربعة. وفرق الكتلة هذا تم تحويله إلى ضوء.

اعلانات جوجل

بدون ضوء الشمس هذا، لن تكون هناك حياة على الأرض. بدونها، لا يوجد نمو في النباتات وبالتالي لا يوجد طعام؛ كل الحيوانات ستموت جوعا في النهاية. ومن ثم، فنحن مدينون بوجودنا لـ E = mc². وهكذا، فإن معادلة أينشتاين الصغيرة هي انتصار لقوة وبساطة الفيزياء.

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى