Mnogi ljudi ne shvaćaju koliko je energije zaključano u materiji. Jezgra svakog atoma je peć intenzivnog zračenja, a kada otvorite vrata pećnice, ta energija se izlijeva; često nasilno. Međutim, postoji nešto još važnije za ovaj aspekt materije što je godinama izmicalo znanstvenicima.
Sve do briljantnosti Alberta Einsteina uspjeli smo u potpunosti shvatiti ovu korelaciju između mase i energije. Unesite E=mc2. Ova naizgled jednostavna algebarska formula predstavlja korelaciju energije i materije (ekvivalentnost energije bilo koje količine mase). Mnogi su čuli za to, ali malo tko razumije što to implicira. Mnogi ljudi nisu svjesni koliko je energije sadržano u materiji. Dakle, sljedećih nekoliko minuta pokušat ću vam prenijeti veličinu vaše osobne potencijalne energetske ekvivalencije.
Prvo, moramo rastaviti ovu jednadžbu. Što znači svako od slova? Koje su njihove vrijednosti? Rastavimo s lijeva na desno:
Albert Einstein. Kredit za sliku: Kongresna knjižnica
Ipredstavlja energiju koju mjerimo u džulima. Joules je SI mjera za energiju i mjeri se kao kilogram x metara na kvadrat po sekundi na kvadrat [kg x m2/s2]. Sve ovo u biti znači da je Joule energije jednak sili koja se koristi za pomicanje određenog objekta za 1 metar u istom smjeru kao i sila.
mpredstavlja masu navedenog objekta. Za ovu jednadžbu masu mjerimo u kilogramima (ili 1000 grama).
cpredstavlja brzinu svjetlosti. U vakuumu se svjetlost kreće brzinom od 186.282 milje u sekundi. Međutim, u znanosti koristimo SI (Međunarodni sustav jedinica), stoga koristimo mjerenja metara i kilometara za razliku od stopa i milja. Dakle, kad god radimo naše izračune za svjetlost, koristimo 3,00 × 108m/s, odnosno 300.000.000 metara u sekundi.
Dakle, u suštini ono što jednadžba govori je da za određenu količinu mase (u kilogramima), ako je pomnožite s brzinom svjetlosti na kvadrat (3,00×108)2, dobivate njegovu energetsku ekvivalentnost (Joules). Dakle, što to znači? Kako se mogu odnositi prema tome i koliko energije ima u materiji? Pa, dolazi onaj zabavni dio. Spremamo se provesti eksperiment.
Ovo nije ona za koju trebamo otmjenu opremu, niti za koju trebamo veliki laboratorij. Sve što nam treba je jednostavna matematika i naša mašta. Prije nego što nastavim, želio bih istaknuti da ovu jednadžbu koristim u njenom najosnovnijem obliku. Postoji mnogo složenijih derivata ove jednadžbe koji se koriste za mnoge različite primjene. Također je vrijedno spomenuti da se kada se dva atoma stapaju (kao što je vodik koji se stapa u helij u jezgri naše zvijezde) samo oko 0,7% mase pretvara u ukupnu energiju. Za naše potrebe ne trebamo se brinuti o tome, jer ja jednostavno ilustriram nevjerojatne količine energije koje čine vašu ekvivalentnost mase, a ne ilustriram fuziju cijele vaše mase koja se pretvara u energiju.
Započnimo prikupljanjem podataka kako bismo ih mogli unijeti u našu jednadžbu. Imam otprilike 190 funti. Opet, kako koristimo SI jedinice u znanosti, moramo to pretvoriti iz funti u gram. Evo kako to radimo:
1 Josh = 190 funti
1 lbs = 453,6 g
Dakle 190 lbs × 453,6 g/1 lbs = 86,184 g
Dakle, 1 Josh = 86,184 g
Budući da je naše mjerenje za E u džulima, a mjerne jedinice u džulu su kilogrami x metri na kvadrat po sekundi na kvadrat, moram svoju masu u gramima pretvoriti u svoju masu u kilogramima. To radimo na ovaj način:
86,184 g × 1 kg/1000 g = 86,18 kg.
Dakle, 1 Josh = 86,18 kg.
Sada kada sam u pravoj jedinici mjere za masu, možemo dodati vrijednosti u jednadžbu i vidjeti što ćemo dobiti:
E=mc2
E= (86,18 kg) (3,00 × 108m/s)2
E = 7,76 × 1018J
To izgleda ovako: 7.760.000.000.000.000.000 ili otprilike 7,8 septiliona džula energije.
Umjetnički prikaz energije oslobođene u eksploziji. Putem Pixabaya.
Ovo je nevjerojatno velika količina energije. Međutim, i dalje se čini vrlo nejasnim. Što znači taj broj? Koliko je to zapravo energije? Pa, nastavimo s ovim eksperimentom i pronaći nešto s čime bismo to mogli mjeriti, da nam pomogne da ovu količinu energije stavimo u perspektivu.
Prvo, pretvorimo našu energiju u ekvivalentno mjerenje. Nešto s čime se možemo povezati. Kako zvuči TNT? Prvo, moramo identificirati zajedničku mjernu jedinicu za TNT. Kiloton. Sada saznajemo koliko je kilotona TNT-a u 1 Jouleu. Nakon malog pretraživanja pronašao sam omjer konverzije koji će nam omogućiti upravo ovo:
1 Joule = 2,39 × 10-13kilotona eksploziva. Što znači da je 1 Joule energije jednak .000000000000239 kilotona TNT-a. To je vrlo mali broj. Bolji način za razumijevanje ovog odnosa je okretanje tog omjera da vidite koliko je džula energije u 1 kilotoni TNT-a. 1 kilotona TNT-a = 4,18×1012Joula ili bolje rečeno 4.184.000.000.000 Joula.
Sada kada imamo svoj omjer konverzije, napravimo matematiku.
1 Josh (E) = 7,76 x 1018J
7,76 x 1018J x 1 kT TNT/ 4,18 x 1012J = 1,856,459 kilotona TNT-a.
Stoga, zaključujući naš mali eksperiment s umom, otkrivamo da je samo jedno ljudsko biće otprilike ekvivalentno 1,86 MILIJUNA kilotona TNT-ove energije. Stavimo to sada u perspektivu, samo da osvijetlimo ogromnu količinu moći koja ova ekvivalentnost zapravo jest.
Bomba koja je uništila Nagasaki u Japanu tijekom Drugog svjetskog rata bila je razorna. To je sravnilo grad u nekoliko sekundi i privelo kraju Rat na Pacifiku. Ta bomba je bila otprilike 21 kilotona eksploziva. To znači da ja, 1 ljudsko biće, imam 88.403 puta više eksplozivne energije u sebi od bombe koja je uništila cijeli grad... i to vrijedi za svakog čovjeka.
Dakle, kada čujete da vam netko kaže da imate pravi potencijal, samo odgovorite da nema pojma...
Eksplozija vodikove bombe. Slika preko Pixabaya.