Mnogi ljudi ne shvate koliko energije ima u materiji. Međutim, postoji nešto još intrinzivnije u ovom aspektu materije koji je godinama izbjegavao znanstvenike.
Tek nakon sjaja Alberta Einsteina nismo uspjeli u potpunosti shvatiti tu povezanost između mase i energije. Unesite E = mc2, Ova naizgled jednostavna algebarska formula predstavlja odnos energije prema materiji (energetski ekvivalent bilo koje količine mase). Mnogi su čuli za to, ali ne puno njih razumije što to podrazumijeva. Mnogi ljudi nisu svjesni koliko energije se sadrži u materiji. Stoga ću vam sljedećih nekoliko minuta pokušati prenijeti veličinu vaše osobne energetske ekvivalencije.
Prvo moramo rastaviti ovu jednadžbu. Što znači svako od slova? Koje su njihove vrijednosti? Razbijmo ga s lijeva na desno:
E predstavlja energiju koju mjerimo u Joulesu. Joules je SI mjerenje energije i mjeri se u kilogramima x metrima u kvadratima u sekundi [kg x m2/ s2]. Sve ovo u biti znači da je energija Joula jednaka sili koja se koristi za pomicanje određenog predmeta 1 metar u istom smjeru kao i sila.
m predstavlja masu navedenog objekta. Za ovu jednadžbu mjerimo masu u kilogramima (ili 1000 grama).
c predstavlja brzinu svjetlosti. U vakuumu svjetlost kreće se brzinom od 186.282 milje u sekundi. Međutim, u znanosti koristimo SI (Međunarodni sustav jedinica), pa koristimo mjerenja metara i kilometara, za razliku od stopa i milja. Pa kad god izrađujemo svjetlost, koristimo 3,00 × 108m / s, točnije 300.000.000 metara u sekundi.
U suštini, jednadžba kaže da je za određenu količinu mase (u kilogramima) ako je pomnožite s brzinom svjetlosti u kvadrat (3.00 × 108)2, dobivate njegovu energetsku ekvivalentnost (Joules). Dakle, što to znači? Kako se mogu odnositi prema tome i koliko energije ima u materiji? Pa, evo i zabavnog dijela. Upravo ćemo provesti eksperiment.
Nije ovo za što nam je potrebna maštovita oprema, niti je za to potrebna velika laboratorija. Sve što nam treba je jednostavna matematika i naša mašta. Prije nego što nastavim, želio bih napomenuti da ovu jednadžbu koristim u njenom najosnovnijem obliku. Postoji mnogo složenijih derivata ove jednadžbe koji se koriste za mnogo različitih primjena. Također je vrijedno spomenuti da se kada se dva atoma stapaju (poput vodika koji se stapa s helijem u jezgri naše zvijezde) samo oko 0,7% mase pretvara u ukupnu energiju. U naše svrhe ne treba se brinuti zbog toga, jer ja jednostavno ilustriram nevjerojatne količine energije koje predstavljaju vašu ekvivalentnost u masi, ne ilustrirajući fuziju sve vaše mase koja se pretvara u energiju.
Započnimo prikupljanjem podataka da bismo ih mogli unijeti u našu jednadžbu. Težim oko 190 kilograma. Opet, dok u znanosti koristimo SI jedinice, ovo moramo pretvoriti iz kilograma u grame. Evo kako to radimo:
1 Josh = 190 lbs
1 lbs = 453,6g
Dakle, 190 lbs × 453,6 g / 1 lbs = 86,184g
Dakle, 1 Josh = 86,184g
Budući da je naše mjerenje za E u Joulesu, a Joule mjere mjerenja u kilogramima x metrima kvadratima u sekundi, potrebno je moju masu pretvoriti u grame u moju masu u kilograme. To radimo na ovaj način:
86.184g × 1kg / 1000g = 86.18kg.
Dakle, 1 Josh = 86,18kg.
Sad kad sam u pravoj jedinici mjere za masu, možemo priključiti vrijednosti u jednadžbu i vidjeti šta ćemo dobiti:
E = mc2
E = (86,18kg) (3,00 × 108m / e)2
E = 7,76 × 1018 J
To izgleda ovako: 7,760,000,000,000,000,000 ili otprilike 7,8 septillion Joules energije.
Ovo je nevjerojatno velika količina energije. Međutim, i dalje se čini vrlo nejasnim. Što znači taj broj? Koliko je to zapravo energije? Pa, nastavimo s ovim eksperimentom i pronađemo nešto s čime bismo to mogli mjeriti, kako bismo pomogli da ta količina energije postane perspektivna za nas.
Prvo, pretvorimo našu energiju u ekvivalentno mjerenje. Nešto s čime se možemo odnositi. Kako zvuči TNT? Prvo moramo utvrditi zajedničku mjernu jedinicu za TNT. Kiloton. Sada otkrivamo koliko kilotona TNT-a ima u 1 Joule. Nakon malo pretraživanja pronašao sam omjer konverzije koji će nam omogućiti upravo ovo:
1 Joule = 2,39 × 10-13 kilotona eksploziva. Znači da je 1 Jou energije jednak .000000000000239 kilotona TNT-a. To je vrlo mali broj. Bolji način da se shvati ovaj odnos je preokrenuti taj omjer da biste vidjeli koliko je Joula energije u 1 kilotonu TNT-a. 1 kiloton TNT-a = 4,18 × 1012 Joules ili bolje 4,184,000,000,000 Joules.
Sada kada imamo omjer konverzije, hajde da napravimo matematiku.
1 Josh (E) = 7,76 x 1018 J
7,76 x 1018 J x 1 kT TNT / 4,18 x 1012 J = 1.856.459 kilotona TNT-a.
Dakle, zaključujući naš eksperiment s malim umom, otkrivamo da je samo jedno ljudsko biće otprilike ekvivalentno vrijednosti 1,86 milijuna milijuna kilotona TNT-a. A sada to stavimo u perspektivu, samo da bismo rasvijetlili ogromnu količinu moći kakva uistinu jest ta ekvivalencija.
Bomba koja je uništila Nagasaki u Japanu tijekom Drugog svjetskog rata bila je razorna. Izravnao je grad u nekoliko sekundi i završio Rat u Tihom oceanu. Ta je bomba bila otprilike 21 kiloton eksploziva. To znači da ja, 1 ljudsko biće, u meni ima 88.403 puta više eksplozivne energije od bombe koja je uništila cijeli grad ... a to vrijedi i za svako ljudsko biće.
Pa kad čujete da vam netko kaže da imate pravi potencijal, samo odgovorite da nemaju pojma ...
