Формула Ейнштейна

Ця стаття включає опис терміну «E=mc²»; див. також інші значення.

4-метрова скульптура формули Альберта Ейнштейна в Берліні, Німеччина

Фо́рмула Ейнште́йна — співвідношення між енергією $E$ та масою тіла m (с — швидкість світла) у формі:

$E=mc^2$,

запропоноване Альбертом Ейнштейном у роботі 1905 року «Чи інерція тіла залежить від його енергетичного наповнення?». Ця формула є наслідком формули

$E=\frac{mc^2}{\sqrt{1- v^2/c^2}}$,

якщо перевизначити масу як $m / \sqrt{1- v^2/c^2}$.

Розуміння цієї формули у сучасній фізиці змінилося у зв'язку з відмовою від перевизначення маси (детальніше у статті Питання еквівалентності маси та енергії). Для тіла у стані спокою, тобто у системі відліку, зв'язаній з тілом, формула зберігає свою істинність.

Значення у фізиці

Важливим наслідком формули Ейнштейна є те, що вона встановлює абсолютну шкалу для визначення енергії, яка у класичній фізиці визначається з точністю до довільної сталої. За цим рівнянням, максимальна енергія фізичного тіла дорівнює масі об'єкта, помноженій на квадрат швидкості світла.

Практичне значення

Формула на палубі першого авіаносця з ядерною силовою установкою USS Enterprise 31 липня 1964

Отримана Альбертом Ейнштейном формула стала одним з головних практично важливих результатів спеціальної теорії відносності. Співвідношення $E=mc^2$ показало, що у речовині закладені величезні (завдяки квадрату швидкості світла) запаси енергії, які можуть бути використані у енергетиці і військових технологіях.

Кількісні співвідношення між масою і енергією

У міжнародній системі одиниць СІ відношення енергії і маси E/m виражається у джоулях на кілограм, і воно чисельно дорівнює квадрату значення швидкості світла c у метрах за секунду):

E / m = c² = (299 792 458 м/с)² = 89 875 517 873 681 764 Дж/кг (≈9,0×10¹⁶ джоулів на кілограм).

Таким чином, 1 грам маси еквівалентний наступним значенням енергії:

• 89,9 тераджоулів (89,9 ТДж)
• 25,0 мільйонів кіловат-годин (25 ГВт·год),
• 21 500 000 000 кілокалорій (≈ 21 Ткав),
• 21,5 кілотонн у тротиловому еквіваленті (≈21 кт).

У ядерній фізиці часто застосовується значення відношення енергії та маси, виражене у мегаелектронвольтах на атомну одиницю маси — ≈931,494 МеВ/а.о.м.

Вплив на культуру

З моменту відкриття формула $E=mc^2$ стала однією з найвідоміших фізичних формул і є символом теорії відносності. Незважаючи на те, що історично формула була вперше запропонована не Альбертом Ейнштейном, зараз вона асоціюється виключно з його ім'ям, наприклад, саме ця формула була використана у якості назви телевізійної біографії відомого вченого, що вийшла у 2005 році. Популярності формули сприяло широке використання популяризаторами науки контрінтуїтивний висновок, що маса тіла збільшується зі збільшенням його швидкості. Крім того, з цією ж формулою асоціюється потужність атомної енергії. Так, у 1946 році журнал «Time» на обкладинці зобразив Ейнштейна на тлі гриба ядерного вибуху з формулою $E=mc^2$ на ньому.

• 

  Бюст Ейнштейна в австралійському Центрі науки і техніки Квестакон (англ.)

• 

  «Теорія відносності», одна з шести скульптур в ансамблі Walk of Ideas у Берліні

• 

  Німецька марка, випущена до сторіччя створення спеціальної теорії відносності

Див. також

• Спеціальна теорія відносності
• Загальна теорія відносності

Джерела

• The Equivalence of Mass and Energy — Entry in the Stanford Encyclopedia of Philosophy
• Living Reviews in Relativity — An open access, peer-referred, solely online physics journal publishing invited reviews covering all areas of relativity research.
• A shortcut to E=mc² — An easy to understand, high-school level derivation of the E=mc² formula.

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.