ผู้ใช้:Drago~thwiki/กระบะทราย
ทดลองสูตร[แก้]
สูตรที่เกิดขึ้นจากสมมติฐาน "ความเร็วทำให้เวลาช้าลง"[แก้]
การคำนวณทั้งหมดที่สัมพันธ์กับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
t = เวลาที่ผ่านไปสำหรับผู้นับเวลา
T = เวลาที่ผ่านไปบนสิ่งที่กำลังเคลื่อนที่
s = ความเร็วของสิ่งที่กำลังเคลื่อนที่ (m/s)
c = ความเร็วของแสง (m/s)
ถ้าเวลาที่ผ่านไปสำหรับผู้นับเวลาคือ 5 วินาที เวลาที่ผ่านไปบนยาน A ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วครึ่งหนึ่งของความเร็วแสง เวลาที่ผ่านไปบนยาน A คือ
ดังนั้นเวลาที่ผ่านไปบนยาน A มีค่าประมาณ 4.35 วินาที เมื่อเวลาของผู้นับเวลาผ่านไป 5 วินาที
สภาวะเท่ากันระหว่างมวล-พลังงาน[แก้]
"สภาวะเท่ากันระหว่างมวล-พลังงาน" ในทางฟิสิกส์ เป็นคำจำกัดความที่ว่า "สสารคือรูปแบบหนึ่งของพลังงาน และพลังงานเป็นรูปแบบที่มีความสัมพันธ์กับสสาร" ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ความสัมพันธ์รูปแบบนี้กลายเป็นสูตรทางคณิตศาสตร์ได้ว่า
เมื่อ
- E0 = พลังงาน มีหน่วยเป็นจูลส์
- m = มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
- c = ความเร็วแสง มีค่า 300,000,000 เมตรต่อวินาที
สมการข้างต้นนี้คิดขึ้นโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ผู้ที่ปรากฏตัวขึ้นในปี ค.ศ. 1905 พร้อมกับรายงานที่มีชื่อว่า "ความเฉื่อยของวัตถุขึ้นอยู่กับปริมาณของพลังงานหรือไม่" รายงานนี้เป็นหนึ่งในชุดรายงาน "แอนนัส มิราบิลลิส (ปีอัศจรรย์ - Annus Mirabillis)" ของเขา ไอน์สไตน์ไม่ได้เป็นคนแรกที่เสนอทฤษฎีความสัมพันธ์ระหว่างสสาร-พลังงาน สูตรที่คล้ายกันเกิดขึ้นก่อนทฤษฎีของไอน์สไตน์ แต่ไอน์สไตน์เป็นผู้ที่เสนอว่า สภาวะเท่ากันระหว่างมวล-พลังงานเป็นกฎสามัญ เป็นผลของการเท่ากันระหว่างกาล-อวกาศ
E=mc² เป็นสมการที่ตั้งอยู่บนแนวคิดที่ว่า "สสารแม้เพียงน้อยนิด มีพลังงานปริมาณมากเก็บกักอยู่ภายใน เมื่อถูกกระตุ้นจะเปลี่ยนเป็นพลังงานมหาศาล" เทียบได้ว่า เม็ดทรายเม็ดหนึ่ง สามารถให้พลังงานที่จะสามารถต้มน้ำในกาได้สิบล้านกา[1]
ไอน์สไตน์พบว่า เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสง มันจะมีขนาดสั้นลง และเวลาช้าลง (ถ้ามีนาฬิกาขนาดเล็กติดอยู่บนวัตถุ มันจะบอกเวลาได้ช้าลง) เมื่อถึงความเร็วแสง เวลาของวัตถุจะหยุดนิ่งและความยาวของมันจะเป็นศูนย์ และเมื่อวัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้น วัตถุจะหนักขึ้น อย่างเช่นถ้าทำให้เม็ดทรายเคลื่อนที่ประมาณ 99.7% ของความเร็วแสงแล้วดีดไปบนผนังอาคาร จะสามารถทำให้ผนังทะลุได้[2]
การคำนวณที่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ของวัตถุทั้งขณะหยุดนิ่งและเคลื่อนที่ สามารถคำนวณได้จากสมการนี้
โดย
- m = มวลสสารที่เคลื่อนที่ (กิโลกรัม)
- = มวลสสารที่หยุดนิ่ง(กิโลกรัม)
- s = ความเร็วของสสาร (เมตร/วินาที)
- c = ความเร็วแสง (เมตร/วินาที)
E=mc² บอกกับเราว่า "สสารคือพลังงานที่ซ่อนอยู่ และพลังงานคือสสารที่ถูกปลดปล่อย" ดังนั้น "สสารสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงาน และพลังงานสามารถเปลี่ยนเป็นสสารได้" ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงก็เป็นการเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงเป็นพลังงานความร้อน และการสังเคราะห์ด้วยแสงก็เป็นการเปลี่ยนจากพลังงานแสงเป็นสารอาหาร ถึงแม้สสารจะสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้ แต่ก็เป็นการยากมากที่จะปลดปล่อยพลังงานออกมาทั้งหมด[1] จึง
หลังจากที่ไอน์สไตน์ได้เขียนบทความในปี ค.ศ. 1920 โดยอธิบายว่า "สสารสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้ เมื่อกระตุ้นให้อะตอมแตกตัว แล้วทำให้อนุภาคของอะตอมไปชนกับอะตอมอื่นๆ ให้แตกตัวแล้วไปชนกับอะตอมอื่นๆ ไปเรื่อยๆ" ปฏิกิริยานี้เรียกว่า "ปฏิกิริยาลูกโซ่"[3] สมการนี้ทำให้เกิดการคิดค้นระเบิดปรมาณูขึ้นโดยที่ไอน์สไตน์ไม่เคยคาดคิดเลยว่า สมการของเขาจะทำให้เกิดผลเลวร้ายขนาดนี้[4]