Come ci ha mostrato Einstein, luce e materia e solo aspetti della stessa cosa. In che modo uno diventa l'altro?
L'equazione più famosa di Albert Einstein afferma che energia e materia sono due facce della stessa medaglia.
Ma cosa significa veramente? E come sono famose le equazioni? Mi piace credere che le equazioni possano essere famose nel modo in cui un'opera d'arte o una filosofia possano essere famose. Le persone possono avere consapevolezza della cosa e tuttavia non hanno mai interagito con essa. Possono capire che è importante, eppure non capiscono perché sia così significativo. Il che è un po 'un peccato, dato che questa è davvero una bella idea per piegare la mente.
L'origine di E = mc2 risiede nella relatività speciale. La luce ha la stessa velocità, indipendentemente dal quadro di riferimento in cui ti trovi. Non importa dove ti trovi o quanto velocemente stai andando. Se ti fermassi sul ciglio della strada e osservassi un'auto che viaggia a ¾ velocità della luce, vedresti la luce dei loro fari allontanarsi da loro a ¼ della velocità della luce.
Ma l'autista della macchina vedrebbe ancora che la luce si muove davanti a loro alla velocità della luce. Questo è possibile solo se il loro tempo sembra rallentare rispetto a te, e tu e le persone in macchina non potete più concordare su quanto tempo impiegherebbe un secondo a passare.
Quindi la luce sembra allontanarsi da loro più lentamente, ma quando sperimentano le cose più lentamente tutto si uniforma. Ciò influisce anche sulla loro massa apparente. Se calpestano il gas, accelereranno più lentamente di quanto ti aspetteresti. È come se l'auto avesse più massa di quanto ti aspetti. Quindi la relatività richiede che più velocemente si muove un oggetto, più massa sembra avere. Ciò significa che in qualche modo parte dell'energia del movimento dell'auto sembra trasformarsi in massa. Da qui l'origine dell'equazione di Einstein. Come succede? Non lo sappiamo davvero. Sappiamo solo che lo fa.
Lo stesso effetto si verifica con particelle quantistiche e non solo con la luce. Un neutrone, ad esempio, può decadere in un protone, un elettrone e un anti-neutrino. La massa di queste tre particelle è inferiore alla massa di un neutrone, quindi ottengono anche energia. Quindi energia e materia sono davvero la stessa cosa. Completamente intercambiabile E infine, sebbene l'energia e la massa siano correlate attraverso la relatività speciale, la massa e lo spazio sono collegati attraverso la relatività generale. È possibile definire qualsiasi massa in base a una distanza nota come raggio di Schwarzschild, ovvero il raggio di un buco nero di tale massa. Quindi, in un certo senso, energia, materia, spazio e tempo sono tutti aspetti della stessa cosa.
Cosa ne pensi? Come E = mc2, qual è l'idea più famosa che ti viene in mente in fisica?
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