Mulți oameni nu reușesc să realizeze cât de multă energie este blocată în materie. Nucleul oricărui atom este un cuptor cu radiații intense, iar când deschizi ușa cuptorului, acea energie se revarsă; de multe ori violent. Cu toate acestea, există ceva și mai intrinsec acestui aspect al materiei care a scăpat oamenilor de știință ani de zile.
Abia după strălucirea lui Albert Einstein am reușit să înțelegem pe deplin această corelație dintre masă și energie. Introduceți E=mc2. Această formulă algebrică aparent simplă reprezintă corelația energiei cu materie (echivalența energetică a oricărei cantități date de masă). Mulți au auzit de ea, dar nu foarte mulți înțeleg ce înseamnă. Mulți oameni nu sunt conștienți de câtă energie este conținută în materie. Deci, în următoarele câteva minute, voi încerca să vă transmit amploarea propriei voastre echivalențe de energie potențială.
În primul rând, trebuie să descompunăm această ecuație. Ce înseamnă fiecare dintre litere? Care sunt valorile lor? Să o descompunem de la stânga la dreapta:
Albert Einstein. Credit imagine: Library of Congress
ȘIreprezintă energia, pe care o măsurăm în Jouli. Joulii este o măsură SI pentru energie și se măsoară ca kilograme x metri pătrați pe secundă pătrat [kg x m2/s2]. Toate acestea înseamnă în esență că un Joule de energie este egal cu forța folosită pentru a deplasa un anumit obiect cu 1 metru în aceeași direcție cu forța.
mreprezintă masa obiectului specificat. Pentru această ecuație, măsurăm masa în kilograme (sau 1000 de grame).
creprezintă viteza luminii. În vid, lumina se mișcă la 186.282 mile pe secundă. Cu toate acestea, în știință, utilizăm SI (Sistemul internațional de unități), prin urmare folosim măsurători de metri și kilometri, spre deosebire de picioare și mile. Deci, ori de câte ori ne facem calculele pentru lumină, folosim 3,00 × 108m/s, sau mai degrabă 300.000.000 de metri pe secundă.
Deci, în esență, ceea ce spune ecuația este că pentru o anumită cantitate de masă (în kilograme), dacă o înmulțiți cu viteza luminii la pătrat (3,00×10).8)2, obțineți echivalența sa de energie (Jouli). Deci, ce înseamnă asta? Cum pot să mă raportez la asta și câtă energie este în materie? Ei bine, aici vine partea distractivă. Suntem pe cale să facem un experiment.
Acesta nu este unul pentru care avem nevoie de echipamente de lux și nici unul pentru care avem nevoie de un laborator mare. Tot ce ne trebuie este matematică simplă și imaginația noastră. Acum, înainte de a continua, aș dori să subliniez că folosesc această ecuație în forma sa cea mai de bază. Există multe derivate mai complexe ale acestei ecuații care sunt utilizate pentru multe aplicații diferite. De asemenea, merită menționat că atunci când doi atomi fuzionează (cum ar fi hidrogenul fuzionat în heliu în miezul stelei noastre), doar aproximativ 0,7% din masă este convertită în energie totală. Pentru scopurile noastre, nu trebuie să ne facem griji cu privire la acest lucru, deoarece pur și simplu ilustrez cantitățile incredibile de energie care constituie echivalența voastră în masă, nu ilustrez fuziunea întregii mase voastre care se transformă în energie.
Să începem prin a colecta datele, astfel încât să le putem introduce în ecuația noastră. Cântăresc aproximativ 190 de kilograme. Din nou, pe măsură ce folosim unități SI în știință, trebuie să convertim acest lucru din lire sterline în grame. Iată cum facem asta:
1 Josh = 190 lbs
1 lbs = 453,6 g
Deci 190 lb × 453,6 g/1 lb = 86,184 g
Deci 1 Josh = 86.184 g
Deoarece măsurarea noastră pentru E este în Jouli, iar unitățile de măsură Joule sunt kilograme x metri pătrați pe secundă pătrat, trebuie să-mi convertesc masa în grame în masa mea în kilograme. Facem asta astfel:
86.184g × 1kg/1000g = 86,18kg.
Deci 1 Josh = 86,18 kg.
Acum că sunt în unitatea de măsură potrivită pentru masă, putem introduce valorile în ecuație și vedem exact ce obținem:
E=mc2
E= (86,18 kg)(3,00 × 108Domnișoară)2
E = 7,76 × 1018J
Acesta arată astfel: 7.760.000.000.000.000.000 sau aproximativ 7,8 septilioane de jouli de energie.
Redare artistică a energiei eliberate într-o explozie. Prin Pixabay.
Aceasta este o cantitate incredibil de mare de energie. Cu toate acestea, încă pare foarte vag. Ce înseamnă acel număr? Câtă energie este cu adevărat? Ei bine, haideți să continuăm acest experiment și să găsim ceva cu care să putem măsura acest lucru, pentru a ajuta să punem această cantitate de energie în perspectivă pentru noi.
Mai întâi, să ne transformăm energia într-o măsură echivalentă. Ceva la care ne putem raporta. Cum sună TNT? În primul rând, trebuie să identificăm o unitate de măsură comună pentru TNT. Kilotonul. Acum aflăm câte kilotone de TNT sunt într-un Joule. După ce am căutat puțin, am găsit un raport de conversie care ne va permite să facem exact asta:
1 Joule = 2,39 × 10-13kilotone de explozibili. Înseamnă că 1 Joule de energie este egal cu 0,000000000000239 kilotone de TNT. Acesta este un număr foarte mic. O modalitate mai bună de a înțelege această relație este să răsturnați acel raport pentru a vedea câți Jouli de energie sunt într-un kiloton de TNT. 1 kilotonă de TNT = 4,18×1012Jouli sau mai degrabă 4.184.000.000.000 Jouli.
Acum că avem raportul nostru de conversie, să facem calculul.
1 Josh (E) = 7,76 x 1018J
7,76 x 1018J x 1 kT TNT/ 4,18 x 1012J = 1.856.459 kilotone de TNT.
Astfel, încheind micul nostru experiment mental, aflăm că o singură ființă umană este aproximativ echivalența a 1,86 MILIOANE de kilotone de energie în valoare de TNT. Acum să punem asta în perspectivă, doar pentru a lumina cantitatea masivă de putere pe care o reprezintă cu adevărat această echivalență.
Bomba care a distrus Nagasaki în Japonia în timpul celui de-al Doilea Război Mondial a fost devastatoare. A nivelat un oraș în câteva secunde și a pus capăt Războiului din Pacific. Acea bombă avea aproximativ 21 de kilotone de explozibil. Deci asta înseamnă că eu, o ființă umană, am în mine de 88.403 de ori mai multă energie explozivă decât o bombă care a distrus un întreg oraș... și asta este valabil pentru fiecare ființă umană.
Așa că, când auzi pe cineva spunându-ți că ai un potențial real, doar răspunde-i că habar nu are...
Explozie cu bombă cu hidrogen. Imagine prin Pixabay.