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에너지의 질량과 상대성 이론은 대해서
우리가 보았듯이 에너지는 생성되거나 파괴될 수 없으며, 한 형태에서 다른 형태로만 전환됩니다. 알버트 아인슈타인이 이야기한 놀라운 결론 중 하나 물질도 에너지의 한 형태로 간주될 수 있고 에너지로 전환될 수 있다는 것입니다. 또한 에너지도 물질로 변환될 수 있습니다. 이것은 인간이 자연을 연구함으로써 수천 년 동안 배운 것과 모순되는 것처럼 보였습니다. 물질은 우리가 보고 만질 수 있는 것이고 에너지는 물체가 움직이거나 가열하는 것과 같은 일을 할 때 가지는 것입니다. 물질이나 에너지가 서로 변환될 수 있다는 생각은 범퍼를 더 빠른 속도로 돌려서 자동차를 가속할 수 있거나 차를 느리게 하여 더 큰 앞 좌석을 만들 수 있다고 말하는 것처럼 터무니없는 것처럼 보였습니다. 그것은 믿기 어려울 것입니다. 하지만 우주는 실제로 그렇게 작동합니다. 물질을 에너지로 변환은 물질과 에너지 사이의 현저한 동등성은 가장 유명한 방정식 중 하나에 주어집니다. E = mc2이 방정식에서 E는 에너지를, m은 질량을, c는 둘을 연결하는 상수이며 빛의 속도입니다. 질량은 물질의 양을 측정한 것이므로이 방정식의 중요성은 물질이 에너지로 변환될 수 있고 에너지가 물질로 변환될 수 있다는 것입니다. 물질과 에너지를 변환하는이 방정식을 동일한 형식을 가진 몇 가지 일반적인 변환 방정식과 비교해 봅시다. 신장=피트 × 12, 또는 센트 = 불화 × 100 각 변환 공식을 통해 하나의 사물을 다른 것으로의 변환을 계산할 수 있는 것처럼 물질을 에너지로 변환할 때 물질의 질량이 얼마나 되는지 고려합니다. 이 경우 변환 계수는 우리의 예에서와 같이 12 또는 100이 아니라 다른 일정한 양인 빛의 제곱 속도입니다. 이 변환이 발생하기 위해 물질이 빛의 속도로 이동할 필요는 없습니다. c2의 계수는 아인슈타인이 질량과 에너지를 연관시키는 데 사용되어야 한다고 보여준 숫자 일뿐입니다. 이 공식은 질량을 에너지로 변환하는 방법을 알려주지 않습니다. 센트에 대한 공식이 동전을 달러 지폐로 교환할 곳을 알려주지 않는 것처럼 말입니다. 공식은 단순히 변환에 성공하면 동등한 값이 무엇인지 알려줍니다. 아인슈타인이 1905년에 그의 공식을 처음 도출했을 때, 어느 누구도 질량을 실제적인 방식으로 에너지로 변환하는 방법에 대한 가장 희미한 아이디어를 가지고 있지 않았습니다. 아인슈타인 자신은 원자 질량을 에너지로 대규모로 변환하는 것이 가까운 장래에 가능할 것이라는 추측을 막으려 고 노력했습니다. 오늘날 핵 물리학의 발전의 결과로 우리는 정기적으로 질량을 발전소, 핵무기의 에너지로 변환하고 입자 가속기의 고 에너지 물리학 실험을 합니다. 빛의 제곱 속도는 매우 큰 양 이기 때문에 적은 양의 질량을 변환해도 매우 많은 양의 에너지가 생성됩니다. 예를 들어, 1g의 물질을 완전히 변환하면 15,000배럴의 석유를 태우는 것과 같은 에너지가 생성됩니다. 과학자들은 곧 질량을 에너지로 변환하는 것이 태양열과 빛의 근원임을 깨달았습니다. 아인슈타인의 E = mc2방정식을 사용하면 태양이 방출하는 에너지의 양은 매초 약 400만 톤의 물질을 태양 내부의 에너지로 완전히 변환함으로써 생성될 수 있음을 계산할 수 있습니다. 초당 400만 톤을 파괴하는 것은 지상의 것들과 비교할 때 많은 것처럼 들리지만 태양은 물질의 매우 큰 저장소라는 것을 명심하십시오. 사실, 우리는 태양이 엄청난 양의 물질을 파괴하기에 충분한 질량을 포함하고 있으며 여전히 수십억 년 동안 현재 속도로 계속 빛나고 있음을 알게 될 것입니다. 그러나 여전히 모든 것을 아는 것은 질량이 어떻게 에너지로 변환될 수 있는지 알려주지 않습니다. 실제로 태양에서 일어나는 과정을 이해하려면 원자의 구조를 조금 더 탐구해야 합니다. 원자핵은 핵 내부에서 입자는 강력한 핵력이라고 하는 매우 강력한 힘에 의해 결합됩니다. 이것은 단거리 힘으로, 원자핵 크기 정도의 거리에서만 작용할 수 있습니다. 핵 내부에서 입자는 강력한 핵력이라고 하는 매우 강력한 힘에 의해 결합됩니다. 이것은 단거리 힘으로, 원자핵 크기 정도의 거리에서만 작용할 수 있습니다. 강한 핵력은 전기력보다 강한 인력이며 핵의 입자를 단단히 묶어 둡니다. 우리는 이전에 중력 아래에서 별이 “수축”되어 원자를 더 가깝게 만들면 중력 에너지가 방출되는 것을 보았습니다. 같은 방식으로 입자가 강한 핵력 하에서 모여 원자핵을 형성하면 핵 에너지의 일부가 방출됩니다. 이러한 과정에서 주어진 에너지를 핵의 결합 에너지라고 합니다. 이러한 결합 에너지 가 방출되면 생성된 핵은 그것을 형성하기 위해 함께 모인 입자의 질량의 합보다 약간 적은 질량을 갖습니다. 즉, 에너지는 질량 손실에서 비롯됩니다. 이 약간의 질량 부족은 하나의 양성자 질량의 작은 부분에 불과합니다. 그러나 손실된 질량의 각 비트는 많은 에너지를 제공할 수 있기 때문에, 이 핵 에너지 방출은 상당히 상당할 수 있습니다.