אני מבין שאת מדברת על המשוואה שניסח איינשטיין E=MC2.
תמונה באדיבות ויקיפדיה.
אין הכוונה למהירות הגדולה ממהירות האור, שגודלה "מהירות האור בריבוע". "המהירות בריבוע" הינה במקרה זה קבוע יחס (קבוע פרופורציה) בין מסה לאנרגיה. המשוואה מתארת שקילות בין מסה לאנרגיה. לכל גוף יש אנרגיה הקשורה ביחס זה למסתו (פרט לאנרגיה קינטית ו/או פוטנציאלית), וניתן בתנאים מסוימים להמיר את המסה לאנרגיה ולהפך. אם היה ברשותנו מכשיר פשוט להמרה ביניהם, בעיות האנרגיה בעולם היו נפתרות.
תמונה באדיבות ויקיפדיה.
אחת המשמעויות המעניינות הנובעות מהמשוואה היא מה קורה לגוף מואץ. אם נפעיל כוח על גוף כדי להאיצו, משמע ניתן לו אנרגיה, מסתו תגדל. נניח כי האצנו אותו למהירות הגדולה ב-10% ממהירותו המקורית. אם נרצה להאיצו יותר, למשל למהירות הגדולה ב-20% ממהירותו המקורית, התשובה הקלאסית תהא כי נשקיע אותה אנרגיה להאצה הנוספת (פי 2 אנרגיה סה"כ).
התשובה המלאה תהא כי נצטרך להשקיע יותר מפי 2 אנרגיה, כיוון שמסתו תגדל ככל שמהירותו תגדל, והרי יש להפעיל כוח גדול יותר על גופים גדולים יותר בכדי להאיצם לאותה מהירות (יותר קשה להדוף כדור ברזל לעומת כדור טניס). זו אחת המגבלות הידועות כיום לגבי האצת גופים למהירויות גבוהות.
משמעות אחרת הינה כי גרעין אטום המורכב ממספר מסוים של פרוטונים ונויטרונים כבד יותר ממה שהיינו מצפים, עקב האנרגיה האגורה בתוכו. להמחשה, נדמה את גרעין האטום לאשכול ענבים – אם נפרק את האשכול ונשקול את הענבים בנפרד, נגלה כי משקל כולם יחדיו קטן יותר ממשקל האשכול (זהו דימוי בלבד).
מה שנובע מכך הינו שגופים בעלי מסה אינם יכולים להגיע לתנועה במהירות האור, על-פי הידוע לנו היום.
תמונה באדיבות ויקיפדיה.
ניסוי מחשבתי: כיוון שככל שמהירותם של גופים בעלי מסה תתקרב למהירות האור, מסתם תגדל. על-כן תגדל כמות האנרגיה הדרושה להאיצם יותר, מה שיגרור שוב לגידול במסתם, מה שיגרור צורך בעוד אנרגיה, מה שיגרור שוב לגידול במסה, מה שיגרור....וחוזר חלילה. גופים חסרי מסה מצד שני יכולים לנוע (שוב, על-פי הידוע כיום) רק במהירות האור (למשל פוטונים)
משמעויות אלו אינן מורגשות בחיי היום יום, אך בתהליכים גרעיניים, ניתן למדוד למשל כי מסת אטום אינה זהה לסך-כל מסות החלקיקים המרכיבים אותו, ובעת שמאיצים חלקיקים במאיצי חלקיקים ניתן למדוד את הגידול במסתם עקב ההאצה במספר דרכים.
ד"ר לירן שמשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
