אם ניקח פיסת נייר ונשרוף אותה נקבל אפר ולא יהיה לנו יותר נייר. אבל האם הנייר נעלם? לא – הוא התפרק למרכיבים אחרים בהשפעת האנרגיה שנתנה לו האש ובשילוב עם החמצן מהאוויר. אבל אם נאסוף את כל החומרים שנפלטו מהנייר בתהליך השריפה ונסתכל מאיזה אטומים הם עשויים נגלה שכמות האטומים שבנייר וסוגיהם, יחד עם החמצן שהתווסף, יהיו זהים לחלוטין לכמות האטומים בתוצרי השריפה ולסוגיהם. תהיה לנו בדיוק אותה כמות של אטומי פחמן, אותה כמות של אטומי חמצן ובדיוק אותה כמות של אטומי מימן.

אי אפשר ליצור חומר או להשמיד אותו, פרט ליוצא מן הכלל אחד שנזכיר מיד. לעקרון הזה קוראים "חוק שימור החומר" והוא אחד מחוקי הטבע הבסיסיים ביותר במדע. אז איך הנייר השתנה? מה גרם לו להפוך מיריעה לבנה לאפר ולגזים כמו מים ופחמן דו-חמצני? התשובה פשוטה – האנרגיה שהושקעה בשריפה שברה את הקשרים שבין האטומים וגרמה להם ליצור תרכובות חדשות ופשוטות יותר.

לפני רגע אמרנו שאי אפשר ליצור חומר או להשמיד אותו, אבל זה לא לגמרי מדויק. קיימים תנאים שבהם אפשר ליצור חומר אחד מחומר אחר. אחד המצבים האלה הוא התפרקות של חומר רדיואקטיבי והשני הוא איחוי של שני אטומים לאטום חדש. ובכל זאת, גם במקרים האלה כמות החלקיקים נשארת ללא שינוי, אם כי כמות האנרגיה המעורבת בכל עצומה.

בשביל להסביר את התופעה הזו פיתח אלברט איינשטיין את המשוואה שקושרת בין חומר לאנרגיה, E=MC2 (אנרגיה שווה למכפלת המסה במהירות האור בריבוע). מהמשוואה הזו עולה שקיים קשר ישיר בין כמות החומר לכמות האנרגיה, כלומר כאשר אנחנו "משמידים" חומר כמות האנרגיה עולה מאוד, דבר שבא היטב לידי ביטוי בתגובות גרעיניות. כשאנחנו "יוצרים" חומר נדרשת השקעה עצומה של אנרגיה, כפי שאפשר לראות בתגובות שמתרחשות בשמש. על כן יותר נכון לקרוא לחוק שימור החומר - חוק שימור החומר-אנרגיה.
 

הסרטון הופק במסגרת TED-Ed

3 תגובות

  • אנונימי

    אם שורפים עץ המסה שלו נשמרת ?

  • שלף שם טוב

    שמור המסה אנרגיה

    אם נמדוד כרגע את כמות המסה אנרגיה ביקום כולו. ונשווה אותה לכמות שהייתה שניה אחרי המפץ הגדול. התוצאה תהיה זהה?
    ואם כן. איך יתכן שכל התהליך לא צרך אנרגיה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    תשובה

    שלום שלף,

    כמות המסה והאנרגיה לא השתנתה מכיוון שזה גודל שמור. אחד העקרונות הבסיסיים ביותר בפיסיקה הוא שימור האנרגיה והמסה.
    בנוסף, אתה מדבר פה על כל היקום, כלומר זה כולל את כל מה שקיים בתיאוריה, ולכן אין עוד דברים מעבר לזה ואין עוד מסה-אנרגיה שיכולה להתווסף\להעלם.
    בתהליך ההתפשטות אנרגיה מסוג אחד מומרת לאנרגיה מסוג אחר. בזמן הקצר מאוד אחרי המפץ הגדול היקום חם מאוד וכשהחומר מתפזר הוא מתקרר ונוצרים אטומים, כוכבים גלקסיות וכו'.