İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

E=mc² Nedir?

E=mc² kütle ve enerjinin aynı fiziksel varlık olduğunu ve birbirlerine dönüşebileceklerini açıklayan, Albert Einstein‘ın Özel Görelilik Kuramı‘ndaki denklemdir.

Denklemdeki Harfler Ne Anlama Geliyor?

E=mc² denklemindeki her harf farklı bir fizik ögesine denk gelir. Denklemi açıkça yazacak olursak:

Enerji = Kütle x Işık hızının karesi

Diğer bir deyişle:

  • E = Enerji (Birimi Jul, simgesi J.)
  • m = Kütle (Birimi kilogram, simgesi kg.)
  • c = Işık hızı (Karesi alınır.)

Fizikte büyük ve küçük harflere duyarlılık olduğundan bu denklemi e=MC² şeklinde yazamazsınız. Ancak ışık hızının karesinin alınması demek, kendisiyle çarpılması demek olduğundan denklem aşağıdaki gibi de gösterilebilir:

Enerji = Kütle x Işık hızı x Işık hızı
E = m x c x c

Enerji, Kütle, Işık Hızı

  • E = Enerji: Enerjinin farklı tanımlarını yapabilmek mümkündür. En bilinen tanımıyla enerji iş yapabilme kapasitesidir. İkinci tanımlamayla enerji nesnelerin nasıl değiştiği ve hareket ettiğidir. Üçüncü tanımlamayla enerji bir sistemden diğerine aktarılarak birçok süreci tetikleyen kuvvettir. Elektrik enerjisi, kütleçekim enerjisi ve nükleer enerji gibi pek çok farklı türü vardır. Kaynağı ne olursa olsun ölçüm birimi Jul ve simgesi J’dir.
  • m = Kütle : Kütle bir nesnenin ivlemenlemeye karşı direnci olarak tanımlanır. Daha basit bir şekilde söylersek nesnedeki maddenin toplam miktarıdır. İkinci tanım çok belli bir sınır çizmese de, denklemi anlamayı kolaylaştıracak. Kütlenin ölçü birimi kilogramdır ve kg olarak gösterilir. Kütle ve ağırlık aynı şey değildir; ağırlık nesnenin hissettiği kütleçekim kuvvetidir ve newton (N) biriminde ölçülür. Kütle ilgili daha fazla bilgi için buraya tıklayabilirsiniz.
  • c = Işık hızı: c harfi ışık hızını tanımlamak için kullanılır ve değişim anlamına gelen Latince sözcük celeritas‘tan gelir. Işık hızı saniyede 299.792 kilometredir. Yani 1 saniye içinde ışık, Dünya‘nın etrafını 7 kez dolaşabilir.

Denklemin Anlamı

Denklem, esasında kütle ve enerjinin aynı şey olduklarını söyler ve kütlede bulunan enerji miktarını açıklar. Daha kolay anlaşılması için kütlenin, çok sıkı şekilde bir araya getirilmiş enerji olduğu düşünülebilir. Einstein’ın bu devrimci denklemi, kendisinden önceki iki fizik kuralına aykırı gibiymiş görünür:

  1. Kütlenin Korunumu Yasası: Kütlenin nesnedeki madde miktarı olduğu yukarıda yazılmıştı. Bu yasa da kütlenin her zaman korunacağını söyler. Kapalı bir sistemdeki maddeyle ne yapılırsa yapılsın, sonucunda her zaman aynı madde miktarı bulunur. Örneğin bir kütük yakıldığında hafifler; çünkü içindeki yakıt kullanılır. Ancak küller, buharlaşma ve duman parçacıkları gibi yanma sırasındaki her öge yerine koyulabilseydi baştaki kütüğünki ile aynı kütle elde edilirdi. Bu yasaya göre kimyasal olarak değişebilse de, kütle kütledir.
  2. Enerjinin Korunumu Yasası: Yanma sırasında ortaya çıkan enerji kimyasal enerjidir; yani atomlar ve moleküller arasındaki kopar ve yeniden oluşur. Ancak bu süreçte ne enerji yaratılır, ne de enerji yok edilir. Sadece kimyasal enerji ışık ve ısı olarak başka bir enerji türüne dönüşür.

Oysa ki ünlü denklemde, Einstein kütle ve enerjinin aynı şey olduğunu göstermiştir. Kütlenin enerjiye dönüşmesi ya da tam tersi yukarıdaki korunum yasalarına aykırı değildir. Enerjinin veya kütlenin durumu değişse de, miktarı aynı kalır. Maddenin her atomu birbiriyle sıkı sıkıya bir araya gelmiş enerji balonları olarak düşünülürse, bazı durumlarda balonlar serbest kalabilir.

Albert Einstein’ın Denklemi Üzerine Açıklaması

Albert Einstein hayatı boyunca muhtemelen pek çok kez bu denklemi açıklamıştır. Şanslıyız ki bu açıklamalardan birinin ses kaydı bulunuyor. Oynatma butonuna basarak bu ses kaydını dinleyebilirsiniz. Açıklamasının orijinal metni ve Türkçe çevirisi de aşağıdaki gibidir.

Albert Einstein E=mc² denklemini açıklıyor.

It followed from the Special Theory of Relativity that mass and energy are both but different manifestations of the same thing – a somewhat unfamiliar conception for the average mind. Furthermore, the equation E is equal to mc2, in which energy is put equal to mass, multiplied with the [by the] square of the velocity of light, showed that very small amounts of mass may be converted into a very large amount of energy and vice versa. The mass and energy were in fact equivalent, according to the formula mentioned before [E = mc2]. This was demonstrated by Cockcroft and Walton in 1932, experimentally.

Albert Einstein

Özel Görelilik Kuramı’na göre kütle ve enerji aynı şeyin farklı tezahürleridir – ortalama biri için alışılmadık bir fikir. Dahası, ışık hızının karesiyle çarpılan kütlenin enerjiye eşit olduğu E eşittir mc2 denklemi az miktarda kütlenin çok büyük bir enerjiye dönüşebileceğini ve tersinin de doğru olduğunu gösterdi. Önceden bahsedilen denkleme [E = mc2] göre enerji ve kütle aslında eşdeğerdir. Bu, 1932’de Cockcroft ve Walton tarafından deneysel olarak gösterilmiştir.

Albert Einstein (Türkçe çevirisi)

Kaynak 1
Kaynak 2