Μία από τις μεγάλες ιδέες του Αϊνστάιν ήταν να συνειδητοποιήσουμε ότι η ύλη και η ενέργεια είναι πραγματικά διαφορετικές μορφές του ίδιου πράγματος. Η ύλη μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια, και η ενέργεια σε ύλη.
Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα απλό άτομο υδρογόνου, που αποτελείται βασικά από ένα μόνο πρωτόνιο. Αυτό το υποατομικό σωματίδιο έχει μάζα
0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kg
Αυτή είναι μια μικροσκοπική μάζα πράγματι. Αλλά στην καθημερινή ποσότητες των υλικών που υπάρχουν πολλά από τα άτομα! Για παράδειγμα, σε ένα χιλιόγραμμο του καθαρού νερού, η μάζα των ατόμων του υδρογόνου ανέρχεται σε λίγο περισσότερο από 111 γραμμάρια, ή 0,111 kg.
φόρμουλα του Αϊνστάιν μας λέει το ποσό της ενέργειας που η μάζα αυτή θα ισοδυναμεί με, αν ήταν όλοι ξαφνικά μετατράπηκε σε ενέργειας. Λέει ότι για να βρούμε την ενέργεια, μπορείτε να πολλαπλασιάσετε το βάρος με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός , ο αριθμός αυτός είναι 300 εκατομμύρια μέτρα ανά δευτερόλεπτο (α πολύ μεγάλος αριθμός):
= 0.111 x 300.000.000 x 300.000.000
= 10,000,000,000,000,000 Joules |
Αυτό είναι ένα απίστευτο ποσό ενέργειας! Μια Joule δεν είναι μια μεγάλη μονάδα ενέργειας ... ένα joule είναι περίπου η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ρίχνετε ένα βιβλίο στο πάτωμα. Αλλά η ποσότητα της ενέργειας σε 30 γραμμάρια από τα άτομα υδρογόνου είναι ισοδύναμη με την καύση εκατοντάδες χιλιάδες γαλόνια βενζίνης! Αν θεωρείτε όλη την ενέργεια σε ολόκληρο το κιλό νερό, που περιέχει επίσης άτομα οξυγόνου, το συνολικό ισοδύναμο ενέργειας είναι κοντά στο 10 εκατομμύρια γαλόνια βενζίνης! Μπορεί όλη αυτή η ενέργεια πραγματικά θα κυκλοφορήσει; Έχει ποτέ; Ο μόνος τρόπος για όλη αυτή την ενέργεια που θα κυκλοφορήσει είναι για το χιλιόγραμμο του νερού να είναι εντελώς annhilated . Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την πλήρη καταστροφή της ύλης, και εμφανίζεται μόνο όταν το θέμα συναντά ένα ίσο ποσό αντιύλης ... μια ουσία που αποτελείται από μάζα με αρνητικό φορτίο. Η αντιύλη δεν υπάρχει? Είναι παρατηρήσιμη, όπως μόνο τα υποατομικά σωματίδια με ραδιενεργό διάσπαση, και έχει δημιουργηθεί στο εργαστήριο.Αλλά είναι μάλλον βραχύβια (!), Αφού εκμηδενίζει τον εαυτό της και σε ίση ποσότητα συνηθισμένη ύλη από τη στιγμή που συναντά τίποτα. Για το λόγο αυτό, δεν έχει ακόμη γίνει σε μετρήσιμες ποσότητες, έτσι κιλό μας του νερού δεν μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια με την ανάμειξή του με τα «antiwater».Τουλάχιστον, όχι ακόμα. Ένα άλλο φαινόμενο που προσιδιάζουν σε μικρά στοιχειώδη σωματίδια, όπως πρωτόνια είναι ότι συνδυάζουν. Μια ενιαία πρωτονίων αποτελεί το πυρήνα ενός ατόμου του υδρογόνου. Δύο πρωτόνια βρίσκονται στον πυρήνα ενός ατόμου του ηλίου. Αυτό είναι το πώς διαμορφώνονται τα στοιχεία ... σε όλη τη διαδρομή μέχρι το βαρύτερο φυσική ουσία, το ουράνιο, το οποίο έχει 92 πρωτόνια στον πυρήνα του. Είναι δυνατόν να γίνουν δύο ελεύθερα πρωτόνια (πυρήνες υδρογόνου) έρχονται μαζί για να κάνουν την αρχή μιας πυρήνα ηλίου. Αυτό προϋποθέτει ότι τα πρωτόνια να πέταξαν ο ένας στον άλλο σε μια πολύ υψηλή ταχύτητα. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται σε ήλιο , αλλά μπορεί επίσης να αναπαραχθεί στη γη με λέιζερ, μαγνήτες, ή στο κέντρο μιας ατομικής βόμβας. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται πυρηνική σύντηξη . Αυτό που το καθιστά ενδιαφέρον είναι ότι όταν τα δύο πρωτόνια αναγκάζονται να ενωθούν, δεν χρειάζονται τόσο μεγάλο μέρος της ενέργειάς τους (ή μάζα). Δύο πρωτόνια κολλημένα μεταξύ τους έχουν μικρότερη μάζα από δύο μονά ξεχωριστά πρωτόνια! Όταν τα πρωτόνια αναγκάζονται μαζί, αυτό το επιπλέον βάρος είναι κυκλοφορήσει ... η ενέργεια!Συνήθως το ποσό αυτό ανέρχεται σε περίπου 0,7% της συνολικής μάζας, μετατρέπεται σε ένα ποσό της ενέργειας προβλέψιμο χρησιμοποιώντας τον τύπο .στοιχεία βαρύτερα από το σίδηρο είναι ασταθείς. Μερικά από αυτά είναι πολύ ασταθή! Αυτό σημαίνει ότι οι πυρήνες τους, που αποτελείται από πολλά θετικά φορτισμένα πρωτόνια, τα οποία θέλουν να απωθήσουν μία από την άλλη, ενδέχεται να καταρρεύσει ανά πάσα στιγμή! Καλούμε άτομα σαν αυτό ραδιενεργά .ουρανίου, για παράδειγμα, είναι ραδιενεργό. Κάθε δευτερόλεπτο, πολλά από τα άτομα σε ένα κομμάτι του ουρανίου είναι να καταρρεύσει. Όταν συμβαίνει αυτό, τα κομμάτια, τα οποία είναι σήμερα τα νέα στοιχεία (με λιγότερα πρωτόνια) είναι λιγότερο ογκώδη συνολικά από το αρχικό ατόμων του ουρανίου. Η επιπλέον μάζα εξαφανίζεται η ενέργεια ... και πάλι σύμφωνα με τον τύπο ! Η διαδικασία αυτή ονομάζεται πυρηνική σχάση . Και οι δύο αυτές πυρηνικές αντιδράσεις κυκλοφορήσει ένα μικρό μέρος της μάζας που εμπλέκονται ως ενέργεια. Μεγάλα ποσά ενέργειας! Είστε πιθανώς περισσότερο εξοικειωμένοι με τις χρήσεις τους. Η πυρηνική σύντηξη είναι ό, τι δυνάμεις μια σύγχρονη πυρηνική κεφαλή. Πυρηνική σχάση (λιγότερο ισχυρό) είναι ό, τι συμβαίνει σε μιαατομική βόμβα (όπως αυτά που χρησιμοποιούνται εναντίον της Ιαπωνίας στον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο), ή σε ένα εργοστάσιο πυρηνικής ενέργειας. Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν σε θέση να δείτε όπου η κατανόηση αυτού του τύπου θα οδηγούσε. Αν και ειρηνικό, από τη φύση και την πολιτική, βοήθησε να γράψει μια επιστολή προς τον Πρόεδρο των Ηνωμένων Πολιτειών, ζητώντας του να χρηματοδοτήσει την έρευνα για την ανάπτυξη της ατομικής βόμβας ... πριν από τους Ναζί ή την Ιαπωνία ανέπτυξαν τις δικές πρώτο τους. Το αποτέλεσμα ήταν το έργο Manhatten, που πράγματι παράγουν την πρώτη απτή απόδειξη της ... η ατομική βόμβα!
http://www.worsleyschool.net |
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου