HOE ZIJN ENERGIE EN MATERIE HETZELFDE?

Send

Zoals Einstein ons liet zien, licht en materie en slechts aspecten van hetzelfde. Hoe wordt de een de ander?

De beroemdste vergelijking van Albert Einstein zegt dat energie en materie twee kanten van dezelfde medaille zijn.
Maar wat betekent dat eigenlijk? En hoe zijn vergelijkingen beroemd? Ik geloof graag dat vergelijkingen beroemd kunnen zijn op de manier waarop een kunstwerk of een filosofie beroemd kan zijn. Mensen kunnen zich bewust zijn van het ding en er toch nooit interactie mee hebben gehad. Ze kunnen begrijpen dat het belangrijk is, maar begrijpen niet waarom het zo belangrijk is. Dat is een beetje jammer, want dit is echt een mooi idee dat je geest bukt.

De oorsprong van E = mc² ligt in speciale relativiteit. Licht heeft dezelfde snelheid, ongeacht in welk referentiekader u zich bevindt. Het maakt niet uit waar u bent of hoe snel u gaat. Als je stil stond aan de kant van de weg en een auto waarnam met ¾ lichtsnelheid, zou je het licht van hun koplampen zien wegrijden met ¼ lichtsnelheid.

Maar de bestuurder van de auto zou nog steeds zien dat het licht met de snelheid van het licht voor hen uit beweegt. Dit is alleen mogelijk als hun tijd ten opzichte van u lijkt te vertragen en u en de mensen in de auto het niet meer eens kunnen worden over hoe lang het duurt voordat een seconde verstrijkt.

Dus het licht lijkt langzamer van hen weg te bewegen, maar naarmate ze de dingen langzamer ervaren, wordt het allemaal gelijk. Dit heeft ook invloed op hun schijnbare massa. Als ze op het gas trappen, zullen ze langzamer gaan dan je zou verwachten. Het is alsof de auto meer massa heeft dan je verwacht. Relativiteit vereist dus dat hoe sneller een object beweegt, hoe meer massa het lijkt te hebben. Dit betekent dat op de een of andere manier een deel van de energie van de beweging van de auto in massa lijkt te veranderen. Vandaar de oorsprong van Einsteins vergelijking. Hoe komt dat? We weten het niet echt. We weten alleen dat het zo is.

Hetzelfde effect treedt op bij kwantumdeeltjes, en niet alleen bij licht. Zo kan een neutron vervallen tot een proton, elektron en anti-neutrino. De massa van deze drie deeltjes is minder dan de massa van een neutron, dus ze krijgen ook elk wat energie. Dus energie en materie zijn eigenlijk hetzelfde. Volledig uitwisselbaar. En tot slot: hoewel energie en massa gerelateerd zijn door speciale relativiteitstheorie, zijn massa en ruimte gerelateerd door algemene relativiteitstheorie. Je kunt elke massa definiëren op een afstand die bekend staat als de Schwarzschild-straal, de straal van een zwart gat van die massa. Dus in zekere zin zijn energie, materie, ruimte en tijd allemaal aspecten van hetzelfde.

Wat denk je? Zoals E = mc², wat is het beroemdste idee dat je kunt bedenken in de natuurkunde?

En als je het leuk vindt wat je ziet, kijk dan eens op onze Patreon-pagina en ontdek hoe je deze video's vroeg kunt krijgen terwijl je ons helpt meer geweldige inhoud te brengen!