Tại sao e=mc2

Đó là bởi vì cốt lõi của nền tảng vật lý quan trọng này chính là tiền đề để ta suy nghĩ về bản chất của khối lượng.

Bạn đang xem:

Bạn sẽ thường xuyên nghe thấy những ý kiến như kiểu “khối lượng là một dạng năng lượng” hay “khối lượng là năng lượng bị đóng băng”, hay “khối lượng có thể được chuyển đổi thành năng lượng” (cái này là tệ hại hơn cả).
Thật không may, chẳng có phát biểu nào trong số đó là đúng cả, vậy nên cố gắng hiểu được chúng chỉ thêm nhức đầu mà thôi.
Tôi nghĩ thay vào đó ta có thể có được một cái nhìn chính xác hơn về ý nghĩa của E=mc2 nếu bắt đầu bằng những thứ dường như khá mâu thuẫn với sự hiểu biết thường ngày về khối lượng của ta.
Thậm chí nếu 2 vật được cấu thành nên từ những phần tử y hệt nhau, nhìn chung, không có nghĩa là chúng sẽ có khối lượng bằng nhau.
Khối lượng của một vật được tạo nên từ những phần tử nhỏ hơn không chỉ đơn giản là tổng khối lượng của những phần nhỏ đó.
Thay vào đó, tổng khối lượng của một vật như ở ví dụ trên còn phụ thuộc vào, một, các phần tử được sắp xếp như thế nào, và hai, chúng di chuyển ra sao bên trong vật thể đó.

Hãy tưởng tượng có hai chiếc đồng hồ dây cót giống nhau đến từng nguyên tử, chỉ khác nhau ở chỗ một trong số chúng được lên dây đầy đủ và đang chạy, còn chiếc kia thì đứng yên.
Đầu tiên phải kể đến động năng của các kim thời gian và bánh răng đang di chuyển bên trong chiếc đồng hồ đó. Chúng sẽ có tích lũy một lượng động năng nhất định nào đó.
Ngoài ra còn có thế năng của lò xo bị nén ép, ma sát giữa các bộ phận chuyển động khiến các nguyên tử bên trong chúng nóng lên và dao động hỗn loạn.
Bây giờ, điều mà E=mc2 nói lên chính là, tất cả lượng động năng và thế năng và nhiệt năng đó biểu hiện dưới dạng một phần khối lượng của chiếc đồng hồ kể trên.
Cộng dồn mọi thứ lại, chia cho bình phương tốc độ ánh sáng, và kết quả có được chính là khối lượng tăng thêm từ động năng, thế năng và nhiệt năng của các phần tử cấu tạo nên vật.
Và bởi vì tốc độ ánh sáng là vô cùng lớn, khối lượng tăng thêm này sẽ không đáng kể, chỉ khoảng một phần tỉ tỉ của một phần trăm khối lượng tổng cộng của chiếc đồng hồ.

Xem thêm:

Đó là lý do tại sao, theo Einstein, phần lớn chúng ta có niềm tin sai lầm rằng khối lượng của một vật nào đó cũng tương đương với lượng vật chất chứa bên trong nó.
Bình thường, chúng ta chỉ đơn giản là không nhận ra sự sai khác này bởi vì nó quá nhỏ, nhưng cũng không có nghĩa nó bằng 0.
Nhưng gượm đã. Có phải tôi đang nói rằng, khối lượng của kim phút lớn hơn bởi nó đang di chuyển hay không?
Đó là một quan niệm lỗi thời. Đa số các nhà vật lý học hiện đại có ý chỉ khối lượng khi ở trạng thái tĩnh tại, hay “khối lượng nghỉ” khi họ nói đến khối lượng.
Có rất nhiều nguyên nhân cho việc này, một trong số đó nói rằng “khối lượng nghỉ” là một tính chất của vật mà mọi người quan sát đều đồng ý với nhau.
Tất cả những thứ này sẽ trở nên phức tạp hơn chút đỉnh trong thuyết tương đối, nhưng ta sẽ giải quyết việc đó sau.
Bạn có thể nghĩ về nó như là thước đo chỉ thị độ khó của việc tăng tốc một vật thể là chừng nào hay lực hút trái đất mà vật cảm nhận được là bao nhiêu.
Nhưng đằng nào đi nữa thì một chiếc đồng hồ đang chạy có nhiều cái-thứ-đó hơn là một chiếc đồng hồ y hệt nhưng đứng yên.
Bất cứ khi nào bạn bật một chiếc đèn pin lên, khối lượng của nó lập tức giảm xuống. Hãy thử suy nghĩ xem.
Ánh sáng mang năng lượng được trữ dưới dạng năng lượng điện hóa học bên trong cục pin, vì vậy cũng là một phần trong tổng khối lượng của đèn.

Và vâng, bởi vì mặt trời thực chất là một chiếc đèn pin khổng lồ, chỉ việc tỏa sáng thôi cũng khiến khối lượng của nó giảm đi khoảng 4 tỉ kg mỗi giây
Đó chỉ là một phần tỉ của một phần nghìn tỉ khối lượng mặt trời, tương đương với0,07% khối lượng mặt trời trong suốt 10 tỉ năm tuổi thọ của nó.
Tất cả năng lượng trong ánh sáng mặt trời đều đến từ sự tiêu tốn các loại năng lượng khác, động năng, thế năng của những phần tử cấu thành nên mặt trời.
Trước khi ánh sáng đó được phát ra, đơn giản là có nhiều động và thế năng hơn được trữ bên trong mặt trời biểu hiện dưới dạng một phần khối lượng của nó.

Xem thêm:

4 tỉ kg mà mặt trời mất đi mỗi giây đó thật ra là sự sụt giảm động và thế năng của các phần tử cấu thành nên nó.

Chúc các bạn thành công trong cuộc sống!