Que signifie vraiment l'équation d'Einstein E = mc²?


L'équation d'Einstein E = mc² apparaît sur tout, des bouchons aux autocollants. C'est même le titre d'un album 2008 de Mariah Carey. Mais que signifie réellement la célèbre équation d'Albert Einstein?

Pour commencer, le E représente énergie et le m représente Masse, mesure de la quantité de matière. L'énergie et la matière sont interchangeables. De plus, il est essentiel de se rappeler qu’il existe une quantité définie d’énergie / matière dans l’univers.

Si vous avez déjà lu le livre pour enfants du Dr Seuss, "The Sneetches", vous vous souvenez probablement comment les personnages jaunes, semblables à des oiseaux, de cette histoire passent d'une machine à une autre pour alterner "sneetches à ventre étoilé" et "sneetches à ventre simple" . " Le nombre d'éternuements reste constant tout au long de l'histoire, mais le rapport entre le simple et le ventre étoilé change. C'est la même chose avec l'énergie et la matière. Le grand total reste constant, mais l'énergie change régulièrement de forme en matière et la matière en énergie.

Nous arrivons maintenant à la partie c² de l'équation, qui a le même objectif que les machines à allumer et éteindre des étoiles dans "The Sneetches". le c représente le vitesse de la lumière, constante universelle, l’équation entière se résume ainsi: l’énergie est égale à la matière multipliée par la vitesse de la lumière au carré.

Pourquoi auriez-vous besoin de multiplier la matière par la vitesse de la lumière pour produire de l'énergie? La raison en est que l'énergie, que ce soit des ondes ou des radiations, se déplace à la vitesse de la lumière. Cela se décompose à 186 000 miles par seconde (300 000 kilomètres par seconde). Lorsque nous scindons un atome à l'intérieur d'une usine ou d'une bombe atomique, l'énergie résultante se libère à la vitesse de la lumière.

Mais pourquoi la vitesse de la lumière est-elle au carré? La raison en est que énergie cinétique, ou l'énergie du mouvement, est proportionnelle à la masse. Lorsque vous accélérez un objet, l'énergie cinétique augmente proportionnellement à la vitesse au carré. Vous trouverez un excellent exemple dans tout manuel d'éducation du conducteur: si vous doublez votre vitesse, la distance de freinage est quatre fois plus longue, la distance de freinage est donc égale à la vitesse au carré (source:).

La vitesse de la lumière au carré est un nombre colossal, illustrant à quel point il y a de l'énergie, même dans des quantités infimes de matière. Un exemple courant en est qu'un gramme d'eau – si sa masse entière était convertie en énergie pure via E = mc² – contient autant d'énergie que 20 000 tonnes (18 143 tonnes métriques) de TNT explosant. C'est pourquoi une si petite quantité d'uranium ou de plutonium peut produire une explosion atomique d'une telle ampleur.

L'équation d'Einstein a ouvert la voie à de nombreuses avancées technologiques, allant de l'énergie nucléaire à la médecine nucléaire en passant par les rouages ​​du soleil. Cela nous montre que matière et énergie ne font qu'un.

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Sources

  • "E = mc²: Qu'est-ce que cela signifie et d'où vient l'équation?" UNSW Physics: Einsteinlight. (3 sept. 2010) http://www.phys.unsw.edu.au/einsteinlight/jw/module5_equations.htm
  • Fowler, Michael. "Relativité Spéciale." Galileo et Einstein. 3 mars 2008. (2 septembre 2010) http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/spec_rel.html
  • "Lentilles gravitationnelles: les astronomes exploitent le télescope d'Einstein." Science Daily. 24 février 2009. (9 août 2010) http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090220172053.htm
  • Knierim, Thomas. "Relativité." La grande vue. 10 juin 2010. (2 septembre 2010) http://www.thebigview.com/spacetime/relativity.html
  • Lightman, Alan. "La relativité et le cosmos." NOVA. Juin 2005. (2 septembre 2010) http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/relativity/
  • Lipson, Edward. "Lecture 17: Relativité Spéciale." Université de Syracuse. (14 juillet 2010) http://physics.syr.edu/courses/PHY106/Slides/PPT/Lec17-Special-Relativity_2.pdf
  • "Relativité." Worldbook à la NASA. 29 novembre 2007. (2 septembre 2010) http://www.nasa.gov/worldbook/relativity_worldbook.html
  • Ryden, Barbara. "Relativité Spéciale." Département d’astronomie de l’Université d’État d’Ohio. 10 février 2003. (2 septembre 2010) http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_6/notes23.html
  • Tyson, Peter. "L'héritage de E = mc²." NOVA. Juin 2005. (3 septembre 2010) http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/legacy.html
  • Whitlock, Laura et Tim Kallman. "Que signifie E = mc²?" NASA: Demandez à un physicien? 1er décembre 2005. (3 septembre 2010)

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