E = mc²

Формула E = mc² — одно из самых известных уравнений в физике, выведенное Альбертом Эйнштейном в 1905 году в рамках специальной теории относительности. Она устанавливает взаимосвязь между массой (m) и энергией (E), где c — скорость света в вакууме (299 792 458 м/с).

Расшифровка формулы

• E — энергия (в джоулях, Дж)
• m — масса тела (в килограммах, кг)
• c — скорость света (~3 × 10⁸ м/с)

Формула показывает, что даже небольшое количество массы может быть преобразовано в огромное количество энергии из-за квадрата скорости света (c² ≈ 9 × 10¹⁶ м²/с²).

Физический смысл

• Эквивалентность массы и энергии: Масса может превращаться в энергию, и наоборот.
• Ядерные реакции: В процессах ядерного распада и синтеза небольшая часть массы превращается в энергию (например, в атомных бомбах и Солнце).
• Инвариантность: Полная энергия системы сохраняется, но может менять форму (кинетическая, тепловая и др.).

Применение

• Ядерная энергетика (атомные электростанции).
• Космология (изучение Большого взрыва и чёрных дыр).
• Медицина (ПЭТ-сканирование, где используется аннигиляция частиц).

Ограничения

• В обычных условиях (химические реакции, механика) изменение массы ничтожно мало, и формула не применяется.
• В квантовой физике учитываются дополнительные поправки (например, для частиц с нулевой массой покоя, как фотоны).

Интересные факты

• Эйнштейн изначально записывал формулу как m = E/c², подчёркивая, что масса зависит от энергии.
• 1 грамм вещества, полностью превращённый в энергию, даст ~90 триллионов джоулей (эквивалент 21 килотонны тротила).

Формула E = mc² изменила представление о Вселенной и легла в основу современной физики.