Wie Einstein uns gezeigt hat, sind Licht und Materie und nur Aspekte derselben Sache. Materie ist nur gefrorenes Licht. Und Licht ist Materie in Bewegung. Wie wird das eine zum anderen?
Albert Einsteins berühmteste Gleichung besagt, dass Energie und Materie zwei Seiten derselben Medaille sind.
Aber was bedeutet das wirklich? Und wie sind Gleichungen berühmt? Ich glaube gerne, dass Gleichungen so berühmt sein können, wie ein Kunstwerk oder eine Philosophie berühmt sein kann. Die Leute können sich der Sache bewusst sein, haben aber noch nie damit interagiert. Sie können verstehen, dass es wichtig ist, aber nicht verstehen, warum es so wichtig ist. Was ein wenig schade ist, denn dies ist wirklich eine schöne, umwerfende Idee.
Der Ursprung von E=mc2liegt in der speziellen Relativitätstheorie. Das Licht hat die gleiche Geschwindigkeit, egal in welchem Bezugssystem Sie sich befinden. Egal, wo Sie sich befinden oder wie schnell Sie unterwegs sind. Wenn Sie am Straßenrand stehen und ein Auto mit ¾ Lichtgeschwindigkeit fahren beobachten würden, würden Sie das Licht seiner Scheinwerfer mit ¼ Lichtgeschwindigkeit von ihm wegfahren sehen.
Aber der Fahrer des Autos würde immer noch sehen, dass sich das Licht mit Lichtgeschwindigkeit vor ihm bewegt. Dies ist nur möglich, wenn ihre Zeit im Verhältnis zu Ihnen langsamer zu werden scheint und Sie und die Leute im Auto sich nicht mehr darauf einigen können, wie lange eine Sekunde dauern würde.
Einsteins berühmte Gleichung. Bild über Pixabay.
Das Licht scheint sich also langsamer von ihnen zu entfernen, aber wenn sie die Dinge langsamer erleben, gleicht sich alles aus. Dies beeinflusst auch ihre scheinbare Masse. Wenn sie Gas geben, werden sie langsamer beschleunigen, als Sie erwarten würden. Es ist, als hätte das Auto mehr Masse, als Sie erwarten. Die Relativitätstheorie erfordert also, dass je schneller sich ein Objekt bewegt, desto mehr Masse scheint es zu haben. Dies bedeutet, dass sich ein Teil der Bewegungsenergie des Autos anscheinend in Masse umwandelt. Daher der Ursprung der Einsteinschen Gleichung. Wie geht das? Wir wissen es nicht wirklich. Wir wissen nur, dass es so ist.
Der gleiche Effekt tritt bei Quantenteilchen auf und nicht nur bei Licht. Ein Neutron kann beispielsweise in ein Proton, Elektron und Anti-Neutrino zerfallen. Die Masse dieser drei Teilchen ist geringer als die Masse eines Neutrons, daher erhalten sie jeweils auch etwas Energie. Energie und Materie sind also wirklich dasselbe. Komplett austauschbar. Und schließlich: Obwohl Energie und Masse durch die spezielle Relativitätstheorie verbunden sind, sind Masse und Raum durch die allgemeine Relativitätstheorie verbunden. Sie können jede Masse durch einen Abstand definieren, der als Schwarzschild-Radius bekannt ist, der der Radius eines Schwarzen Lochs dieser Masse ist. In gewisser Weise sind Energie, Materie, Raum und Zeit alle Aspekte derselben Sache.
Was denken Sie? Wie E=mc2, was ist die berühmteste Idee, die Ihnen in der Physik einfällt?
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