Πολλοί άνθρωποι δεν καταλαβαίνουν πόση ενέργεια υπάρχει κλειδωμένη στην ύλη. Ωστόσο, υπάρχει κάτι ακόμη πιο εγγενές σε αυτήν την πτυχή του θέματος που δραπέτευσε τους επιστήμονες για χρόνια.
Μόνο μέχρι τη λαμπρότητα του Άλμπερτ Αϊνστάιν καταφέραμε να κατανοήσουμε πλήρως αυτήν τη σχέση μεταξύ μάζας και ενέργειας. Εισαγάγετε E = mc2. Αυτός ο φαινομενικά απλός αλγεβρικός τύπος αντιπροσωπεύει τον συσχετισμό της ενέργειας με την ύλη (ενεργειακή ισοδυναμία οποιασδήποτε δεδομένης ποσότητας μάζας). Πολλοί το έχουν ακούσει, αλλά όχι πολλοί καταλαβαίνουν τι συνεπάγεται. Πολλοί άνθρωποι δεν γνωρίζουν πόση ενέργεια περιέχεται στην ύλη. Έτσι, για τα επόμενα λίγα λεπτά, θα προσπαθήσω να σας μεταφέρω το μέγεθος της προσωπικής σας δυναμικής ενεργειακής ισοδυναμίας.
Πρώτον, πρέπει να διαλύσουμε αυτήν την εξίσωση. Τι σημαίνει κάθε γράμμα; Ποιες είναι οι αξίες τους; Ας το σπάσουμε από αριστερά προς τα δεξιά:
μι αντιπροσωπεύει την ενέργεια, την οποία μετράμε στο Joules. Το Joules είναι μια μέτρηση SI για ενέργεια και μετριέται ως τετραγωνικά χιλιόγραμμα x μέτρα ανά δευτερόλεπτο [kg x m2/μικρό2]. Όλα αυτά ουσιαστικά σημαίνει ότι ένα Joule ενέργειας είναι ίσο με τη δύναμη που χρησιμοποιείται για την κίνηση ενός συγκεκριμένου αντικειμένου 1 μέτρου στην ίδια κατεύθυνση με τη δύναμη.
Μ αντιπροσωπεύει τη μάζα του καθορισμένου αντικειμένου. Για αυτήν την εξίσωση, μετράμε τη μάζα σε χιλιόγραμμα (ή 1000 γραμμάρια).
ντο αντιπροσωπεύει την ταχύτητα του φωτός. Σε κενό, το φως κινείται στα 186.282 μίλια το δευτερόλεπτο. Ωστόσο, στην επιστήμη χρησιμοποιούμε το SI (Διεθνές Σύστημα Μονάδων), επομένως χρησιμοποιούμε μετρήσεις μετρητών και χιλιομέτρων σε αντίθεση με τα πόδια και τα μίλια. Έτσι, όποτε κάνουμε τους υπολογισμούς μας για το φως, χρησιμοποιούμε 3,00 × 108m / s, ή μάλλον 300.000.000 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Ουσιαστικά, λοιπόν, αυτό που λέει η εξίσωση είναι ότι για μια συγκεκριμένη ποσότητα μάζας (σε χιλιόγραμμα), αν την πολλαπλασιάσετε με την ταχύτητα του τετραγωνικού φωτός (3,00 × 108)2, παίρνετε την ενεργειακή του ισοδυναμία (Joules). Λοιπόν, τι σημαίνει αυτό? Πώς μπορώ να συσχετιστώ με αυτό και πόση ενέργεια έχει η ύλη; Λοιπόν, έρχεται το διασκεδαστικό μέρος. Πρόκειται να πραγματοποιήσουμε ένα πείραμα.
Δεν είναι αυτό για το οποίο χρειαζόμαστε φανταχτερό εξοπλισμό, ούτε αυτό για το οποίο χρειαζόμαστε ένα μεγάλο εργαστήριο. Το μόνο που χρειαζόμαστε είναι απλά μαθηματικά και η φαντασία μας. Τώρα πριν συνεχίσω, θα ήθελα να επισημάνω ότι χρησιμοποιώ αυτήν την εξίσωση στην πιο βασική της μορφή. Υπάρχουν πολλά πιο περίπλοκα παράγωγα αυτής της εξίσωσης που χρησιμοποιούνται για πολλές διαφορετικές εφαρμογές. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι όταν δύο άτομα συντήκονται (όπως το Υδρογόνο που συντήκεται στο Ήλιο στον πυρήνα του αστεριού μας) μόνο το 0,7% της μάζας μετατρέπεται σε συνολική ενέργεια. Για τους σκοπούς μας, δεν χρειάζεται να ανησυχούμε γι 'αυτό, καθώς απλώς επεξηγώ τις απίστευτες ποσότητες ενέργειας που αποτελούν την ισοδυναμία σας στη μάζα, όχι την σύντηξη όλης της μάζας σας που μετατρέπεται σε ενέργεια.
Ας ξεκινήσουμε συλλέγοντας τα δεδομένα, ώστε να τα εισαγάγουμε στην εξίσωση μας. Ζυγίζω περίπου 190 κιλά. Και πάλι, καθώς χρησιμοποιούμε μονάδες SI στην επιστήμη, πρέπει να το μετατρέψουμε από λίρες σε γραμμάρια. Δείτε πώς το κάνουμε αυτό:
1 Josh = 190 λίβρες
1 λίβρες = 453,6g
Έτσι 190lbs × 453,6g / 1 lbs = 86,184g
Έτσι 1 Josh = 86,184g
Δεδομένου ότι η μέτρησή μας για το Ε είναι σε Joules και οι μονάδες μέτρησης Joule είναι χιλιόγραμμα x μέτρα τετραγωνικά ανά δευτερόλεπτο, πρέπει να μετατρέψω τη μάζα μου σε γραμμάρια σε μάζα μου σε κιλά. Το κάνουμε με αυτόν τον τρόπο:
86,184g × 1kg / 1000g = 86,18kg.
1 Josh = 86,18 κιλά.
Τώρα που είμαι στη σωστή μονάδα μέτρησης για τη μάζα, μπορούμε να συνδέσουμε τις τιμές στην εξίσωση και να δούμε ακριβώς τι παίρνουμε:
Ε = mc2
E = (86,18 kg) (3,00 × 10)8Κυρία)2
Ε = 7,76 × 1018 Ι
Αυτό μοιάζει με αυτό: 7,760,000,000,000,000,000 ή περίπου 7,8 septillion Joules ενέργειας.
Αυτή είναι μια απίστευτα μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Ωστόσο, φαίνεται ακόμα πολύ ασαφές. Τι σημαίνει αυτός ο αριθμός; Πόση ενέργεια είναι πραγματικά; Λοιπόν, ας συνεχίσουμε αυτό το πείραμα και να βρούμε κάτι που μπορούμε να το μετρήσουμε, για να βοηθήσουμε να θέσουμε αυτήν την ποσότητα ενέργειας σε προοπτική για εμάς.
Αρχικά, ας μετατρέψουμε την ενέργειά μας σε ισοδύναμη μέτρηση. Κάτι με το οποίο μπορούμε να συσχετιστούμε. Πώς ακούγεται το TNT; Πρώτον, πρέπει να προσδιορίσουμε μια κοινή μονάδα μέτρησης για το TNT. Το kiloton. Τώρα ανακαλύπτουμε πόσα κιλοτόνια TNT είναι σε 1 Joule. Μετά από μια μικρή αναζήτηση, βρήκα μια αναλογία μετατροπής που θα μας αφήσει να κάνουμε ακριβώς αυτό:
1 Joule = 2,39 × 10-13 κιλοτόνια εκρηκτικών. Αυτό σημαίνει ότι 1 Joule ενέργειας ισούται με 0,000000000000239 kilotons TNT. Αυτός είναι ένας πολύ μικρός αριθμός. Ένας καλύτερος τρόπος για να κατανοήσετε αυτήν τη σχέση είναι να ανατρέψετε αυτήν την αναλογία για να δείτε πόσα Joules ενέργειας είναι σε 1 κιλό TNT. 1 κιλό TNT = 4,18 × 1012 Joules ή μάλλον 4.184.000.000.000 Joules.
Τώρα που έχουμε τον λόγο μετατροπής, ας κάνουμε τα μαθηματικά.
1 Josh (E) = 7,76 x 1018 Ι
7,76 χ 1018 J x 1 kT TNT / 4,18 x 1012 J = 1.856.459 kilotons TNT.
Έτσι, ολοκληρώνοντας το πείραμα του μικρού μυαλού μας, βρίσκουμε ότι μόνο ένας άνθρωπος είναι περίπου η ισοδυναμία 1,86 εκατομμυρίων κιλοτόνων ενέργειας TNT. Ας το βάλουμε τώρα σε προοπτική, απλώς για να φωτίσουμε το τεράστιο ποσό ισχύος που πραγματικά είναι αυτή η ισοδυναμία.
Η βόμβα που κατέστρεψε το Ναγκασάκι στην Ιαπωνία κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου ήταν καταστροφική. Ισοπέταξε μια πόλη σε δευτερόλεπτα και έθεσε τέλος στον Πόλεμο στον Ειρηνικό. Αυτή η βόμβα ήταν περίπου 21 κιλά εκρηκτικών. Αυτό σημαίνει ότι εγώ, 1 άνθρωπος, έχω 88.403 φορές περισσότερη εκρηκτική ενέργεια σε μένα από μια βόμβα που κατέστρεψε μια ολόκληρη πόλη… και αυτό ισχύει για κάθε άνθρωπο.
Έτσι, όταν ακούτε κάποιον να σας λέει ότι έχετε πραγματικές δυνατότητες, απλώς απαντήστε ότι δεν έχει ιδέα….
