Zná ji každý, rozumí jí málokdo. Einsteinova rovnice E=mc² navždy změnila vědu i naše chápání reality

2 min

Sdílet

Řekne-li se Albert Einstein, pravděpodobně se vám vybaví znění jeho nejznámější rovnice. Tento matematicky jednoduchý vzorec byl prvním krůčkem ke vzniku jaderné fyziky.

Zná ji každý, rozumí jí málokdo. Einsteinova rovnice E=mc² navždy změnila vědu i naše chápání reality

Zdroj: Zdroj fotografie: Pxhere

Když Albert Einstein v roce 1905 formuloval (svoji) neslavnější rovnici, která zní E = mc^2, předznamenal tím takřka vědecký převrat. Byl totiž prvním, kdo propojil energii s hmotou. Do té doby vědci vnímali obě veličiny odděleně (jako zákon o zachování energie a zákon o zachování hmoty) a jako na neslučitelné se na ně i pohlíželo. Ačkoliv je nejsložitější matematickou operací v uvedeném vztahu pouhé násobení, geniální kombinace jednoduchosti spolu s významem z ní učinila nejznámější fyzikální rovnici všech dob.

Bezprecedentní propojení hmoty s energií

Fenomenální rovnice, kterou zná takřka každý včetně laiků, je popsána v rámci speciální teorie relativity v publikovaném článku Závisí setrvačnost tělesa na jeho energetickém obsahu? (1905), jejž sepsal Albert Einstein. Rovnice svým tvrzením – že množství hmoty, jež se ztratí, je vždy vyváženo ekvivalentním množstvím energie, které se získá, a naopak – propojuje energii s hmotou. Jednotlivé proměnné rovnice poté znamenají: E (energie tělesa v klidovém stavu) = m (hmotnost) × c^2 (rychlost světla ve vakuu na druhou).

Vzhledem k faktu, že rychlost světla je velmi vysoká (fotony se pohybují rychlostí 2,99 × 10^8 m/s), je i v nepatrném množství hmoty vázáno nepředstavitelně velké množství energie. To nicméně neznamená, že hmotnost lze na energii jednoduše přeměnit. V obvyklých procesech často hraje roli pouze elektromagnetická interakce a klidová hmotnost tělesa se nemění. Aby se tato veličina změnila, je zapotřebí realizovat technicky obtížné procesy. A to takové, v nichž se uplatňují jaderné síly mezi elementárními částicemi.

Rovnice, která je symbolem fyzikální revoluce

Albert Einstein tak svými úvahami a výpočty předznamenal „cestu do nitra atomu“. Ta byla završena objevem atomového jádra roku 1906 a možnostmi uvolnění energie, která je v něm vázána. Jestliže se ale vrátíte zpět ke slavné rovnici, může se vám zdát pro některé případy nedostatečná. Skvělým příkladem jsou fotony, které mají nulovou hmotnost, ovšem přesto obsahují energii. Tento paradox, který lze nazvat „fotonovým paradoxem“, lze vyřešit s pomocí rozšířené, avšak méně známé verze rovnice.

Rozšířená verze do výpočtu přidává hybnost tělesa (p). Rovnice poté vypadá následovně: E^2 = p^2c^2 + m^2c^4. Jestliže budete uvažovat hmotnost fotonu m = 0, rovnice získá podobu: E = pc. Platnost takto upravené rovnice potvrzují provedené fyzikální experimenty. Jakmile se Einsteinův vztah prokázal jako validní ve všech ohledech, stal se takřka symbolem fyzikální revoluce. Kromě otevření cesty k využití jaderné energie (včetně atomových bomb) znamenal totiž i obrovský posun v teoretické fyzice jako takové.