หลายคนล้มเหลวที่จะตระหนักถึงพลังงานที่ถูกขังอยู่ในสสาร อย่างไรก็ตามมีบางสิ่งที่สำคัญยิ่งกว่าในแง่มุมของสสารที่หลบหนีนักวิทยาศาสตร์มานานหลายปี
มันไม่ได้จนกว่าความฉลาดของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ว่าเราสามารถเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างมวลและพลังงานได้อย่างเต็มที่ ป้อน E = mc2. สูตรพีชคณิตแบบง่าย ๆ นี้ดูเหมือนจะแสดงถึงสหสัมพันธ์ของพลังงานกับสสาร (พลังงานที่เท่ากันของมวลใด ๆ ก็ตาม) หลายคนเคยได้ยิน แต่ไม่มากเข้าใจว่ามันหมายถึงอะไร หลายคนไม่ทราบว่ามีพลังงานบรรจุอยู่ในสสารเท่าใด ดังนั้นในอีกไม่กี่นาทีข้างหน้าฉันจะพยายามบอกคุณถึงความสำคัญของการเทียบเท่าพลังงานส่วนบุคคลของคุณ
ก่อนอื่นเราต้องทำลายสมการนี้ ตัวอักษรแต่ละตัวหมายถึงอะไร คุณค่าของพวกเขาคืออะไร? มาแยกจากซ้ายไปขวา:
E แทนพลังงานที่เราวัดในจูล Joules เป็นการวัดค่า SI สำหรับพลังงานและวัดเป็นกิโลกรัม x เมตรกำลังสองต่อวินาทีกำลังสอง [kg x m2/ s2] ทั้งหมดนี้หมายความว่าพลังงานจูลเท่ากับแรงที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายวัตถุเฉพาะ 1 เมตรในทิศทางเดียวกับแรง
ม. แสดงถึงมวลของวัตถุที่ระบุ สำหรับสมการนี้เราวัดมวลเป็นกิโลกรัม (หรือ 1,000 กรัม)
ค แสดงถึงความเร็วของแสง ในสุญญากาศแสงเคลื่อนที่ที่ 186,282 ไมล์ต่อวินาที อย่างไรก็ตามในวิทยาศาสตร์เราใช้ SI (ระบบหน่วยสากล) ดังนั้นเราจึงใช้การวัดเมตรและกิโลเมตรซึ่งตรงข้ามกับฟุตและไมล์ ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่เราคำนวณหาแสงเราจะใช้ 3.00 × 108m / s หรือมากกว่า 300,000,000 เมตรต่อวินาที
ดังนั้นสิ่งที่สมการกำลังบอกคือว่าสำหรับมวลเฉพาะ (เป็นกิโลกรัม) ถ้าคุณคูณมันด้วยความเร็วแสงกำลังสอง (3.00 × 108)2คุณจะได้พลังงานที่เท่ากัน (จูล) ดังนั้นสิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร ฉันจะเกี่ยวข้องกับสิ่งนี้ได้อย่างไรและพลังงานมีความสำคัญอย่างไร? ส่วนที่นี่มาสนุก เรากำลังจะทำการทดสอบ
นี่ไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการอุปกรณ์แฟนซีหรือเป็นสิ่งที่เราต้องการห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่สำหรับ สิ่งที่เราต้องการคือคณิตศาสตร์ที่เรียบง่ายและจินตนาการของเรา ตอนนี้ก่อนที่ฉันจะไปฉันอยากจะชี้ให้เห็นว่าฉันใช้สมการนี้ในรูปแบบพื้นฐานที่สุด มีอนุพันธ์ที่ซับซ้อนมากมายของสมการนี้ที่ใช้สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่ออะตอมสองอะตอมหลอมรวมกัน (เช่นไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นฮีเลียมในแกนกลางของดาวฤกษ์ของเรา) เพียง 0.7% ของมวลถูกแปลงเป็นพลังงานทั้งหมด เพื่อจุดประสงค์ของเราเราไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้เพราะฉันเป็นเพียงการแสดงให้เห็นถึงปริมาณของพลังงานที่เหลือเชื่อที่แสดงถึงความเท่าเทียมกันในมวลของคุณ
เริ่มต้นด้วยการรวบรวมข้อมูลเพื่อให้เราสามารถใส่ลงในสมการของเรา ฉันมีน้ำหนักประมาณ 190 ปอนด์ อีกครั้งเมื่อเราใช้หน่วย SI ในวิทยาศาสตร์เราจำเป็นต้องแปลงค่านี้จากปอนด์เป็นกรัม นี่คือวิธีที่เราทำ:
1 Josh = 190lbs
1 ปอนด์ = 453.6g
ดังนั้น 190lbs × 453.6g / 1 ปอนด์ = 86,184g
ดังนั้น 1 Josh = 86,184g
เนื่องจากการวัดของเราสำหรับ E อยู่ในจูลและหน่วยการวัดจูลเป็นกิโลกรัม x เมตรกำลังสองต่อวินาทีกำลังสองผมต้องแปลงมวลเป็นกรัมเป็นมวลเป็นกิโลกรัม เราทำเช่นนี้:
86,184g × 1kg / 1000g = 86.18kg
ดังนั้น 1 Josh = 86.18kg
ตอนนี้ฉันอยู่ในหน่วยวัดที่เหมาะสมสำหรับมวลเราสามารถเสียบค่าลงในสมการและดูสิ่งที่เราได้รับ:
E = MC2
E = (86.18kg) (3.00 × 108นางสาว)2
E = 7.76 × 1018 J
ที่มีลักษณะเช่นนี้: 7,760,000,000,000,000,000 หรือประมาณ 7.8 พันล้านจูลของพลังงาน
นี่เป็นพลังงานจำนวนมหาศาลอย่างไม่น่าเชื่อ อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าจะคลุมเครือมาก หมายเลขนั้นหมายถึงอะไร พลังงานเท่าไหร่จริงเหรอ? ทีนี้มาทำการทดลองนี้ต่อและค้นหาสิ่งที่เราสามารถวัดได้จากนี้เพื่อช่วยนำพลังงานจำนวนนี้มาสู่มุมมองของเรา
ก่อนอื่นมาแปลงพลังงานของเราไปเป็นการวัดที่เทียบเท่ากัน สิ่งที่เราสามารถเกี่ยวข้องกับ ทีเอ็นทีทำเสียงอย่างไร อันดับแรกเราต้องระบุหน่วยการวัดทั่วไปสำหรับ TNT เป็นกิโลตัน ตอนนี้เราพบว่าทีเอ็นทีมีกี่กิโลใน 1 จูล หลังจากทำการค้นหาเล็กน้อยฉันพบอัตราส่วนการแปลงที่จะให้เราทำสิ่งนี้:
1 Joule = 2.39 × 10-13 กิโลกรัมของวัตถุระเบิด หมายความว่าพลังงาน 1 จูลเท่ากับ .000000000000239 กิโลกรัมของทีเอ็นที นั่นเป็นจำนวนที่น้อยมาก วิธีที่ดีกว่าในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์นี้คือการพลิกอัตราส่วนนั้นเพื่อดูว่าจูลพลังงานกี่หน่วยในทีเอ็นที 1 กิโลตัน 1 กิโลตันของ TNT = 4.18 × 1012 จูลหรือมากกว่า 4,184,000,000,000 จูล
ตอนนี้เรามีอัตราส่วนการแปลงแล้วลองทำคณิตศาสตร์กันดีกว่า
1 Josh (E) = 7.76 x 1018 J
7.76 x 1018 J x 1 kT TNT / 4.18 x 1012 J = 1,856,459 กิโลกรัมของ TNT
ดังนั้นการสรุปการทดลองทางใจเล็กน้อยของเราเราพบว่ามีเพียงมนุษย์เพียงคนเดียวที่มีค่าเท่ากับ 1.86 ล้านกิโลตันต่อพลังงานทีเอ็นที ตอนนี้เราจะนำเสนอในมุมมองเพียงเพื่อให้แสงสว่างจำนวนมหาศาลที่ความเท่าเทียมนี้เป็นจริง
ระเบิดที่ทำลายนางาซากิในญี่ปุ่นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองได้ทำลายล้าง มันยกระดับเมืองในไม่กี่วินาทีและนำสงครามในมหาสมุทรแปซิฟิกมาใกล้ การระเบิดนั้นมีวัตถุระเบิดประมาณ 21 กิโลกรัม นั่นหมายความว่าฉันมนุษย์ 1 คนมีพลังงานระเบิด 88,403 เท่าในตัวฉันมากกว่าระเบิดที่ทำลายทั้งเมือง ... และนั่นก็เพื่อมนุษย์ทุกคน
ดังนั้นเมื่อคุณได้ยินใครบางคนบอกคุณว่าคุณมีศักยภาพที่แท้จริงเพียงแค่ตอบว่าพวกเขาไม่มีความคิด….
