E = mc2 là gì? Ứng dụng công trình công thức này trong cuộc sống

Akina Bridal » Thắc mắc » E = mc2 là gì? Ứng dụng công trình công thức này trong cuộc sống

E = mc2 là gì? Mà lại trở thành một trong những công thức nổi tiếng của Einstein? Để tìm hiểu thêm về công thức và cách tính của nó là gì? Dưới đây, bài viết giải thích chi tiết về công thức này là gì, nguồn gốc ra đời và cách sử dụng của nó trong cuộc sống. Đây là được xem là thuyết năng lượng được ứng dụng mạnh mẽ trong giới khoa học cho đến ngày nay.

Nội Dung Bài Viết

E = mc2 là công thức gì?

Einstein được biết đến là thiên tài của nhân loại, ông có rất nhiều công trình khoa học vĩ đại, trong đó có thuyết năng lượng ánh sáng là E = mc2. Vậy E = mc2 là công thức gì?

E=mc2 là một công thức vật lý thể hiện mối quan hệ giữa năng lượng và vật chất. Trong đó năng lượng và khối lượng tỉ lệ thuận với nhau thông qua hằng số c. Điều này cho phép năng lượng được chuyển đổi thành khối lượng và ngược lại.

Phương trình E = mc2 phát biểu rằng năng lượng luôn biểu thị bằng khối lượng, bất kể nó ở dạng nào. Bao gồm:

Công thức đơn giản E = mc2 đã thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về năng lượng và từ đó dẫn đến nhiều tiến bộ quan trọng trong việc xác định công nghệ tiên tiến nhất hiện nay.
Cũng theo phương trình này, mọi vật chất trong vũ trụ đều có năng lượng gọi là năng lượng nghỉ (E), năng lượng này được tính theo công thức E = mc2. Nó có nghĩa là tất cả mọi thứ xung quanh chúng ta là tương đối.

E = mc2 là gì

E = mc2 là gì?

Vì sao E=mc2 trở thành đề tài nhiều người bàn tán?

Vì sao E=mc2 trở thành đề tài nhiều người bàn tán? Chắc có lẽ là do nó chưa được rõ ràng là tuyên bố của Nhà khoa học Shimla Ajay Sharma, phó tổng giám đốc giáo dục của chính phủ Himachal Pradesh.

Bài báo khoa học của ông về E = mc2 cùng các nghiên cứu đặc biệt khác được xuất bản vào tháng trước bởi Đại học Nhà nước Bauman Moscow (Nga).

Ông nói: Công thức này chỉ có giá trị trong những yếu tố lý tưởng như cường độ năng lượng ánh sáng, số lượng sóng ánh sáng, góc truyền và tốc độ ánh sáng.

Einstein chỉ coi 2 sóng ánh sáng có mức lượng năng bằng nhau, phát ra ngược chiều nhau và truyền đi với tốc độ gần như bằng nhau. Nhưng các tình huống khác thì sao?

Sharma tiếp tục khẳng định rằng E = mc2 bắt nguồn từ phương trình L = mc2, Einstein truy tìm E (năng lượng các loại) đến L (lượng ánh sáng tạo ra) là điều vô lý.

Cuốn sách Beyond Einstein and E = mc2 của Sharma được xuất bản bởi hội Khoa học Quốc tế Cambridge chia sẻ lại Einstein không là nhà khoa học đầu tiên tìm ra thuyết tương đối. Thuyết này được tạo ra từ 1 cuốn sách hiện có được xuất bản năm 1905 bởi tạp chí Annalen der Physik của Đức.

Theo Sharma, Einstein đã nhân lúc này để nghiên cứu Galileo vào năm 1632 (Thuyết tương đối), Poincaré vào năm 1892 (Vận tốc ánh sáng không đổi), Lorentz (Sự thay đổi khối lượng,…, 1892) và Rahmer (Sự giãn nở thời gian). (Tôi đã xem xét lại. , 1897) và Fitzgerald vào năm 1889 (Sự co lại của chiều dài) bằng tên của ông.

Công thức của Einstein E=mc2 là không cụ thể. Do đó, các nhà vật lý học đã nghiên cứu lại rất kỹ lưỡng để hoàn tất nó. Sharma tin rằng lý thuyết mới có ý nghĩa hơn.

Trên đây là những quan điểm xoay quanh về vấn đề công thức vĩ đại này. Những ý kiến bàn tán về công thức E = mc2 là gì cũng được nói rõ trên đây. Công thức nào trở thành vĩ đại cũng sẽ có ý kiến trái chiều và cần phải nghiên cứu thêm.

Sự liên hệ giữa năng lượng và khối lượng trong công thức E = mc2 là gì?

Trong khoa học, sự liên hệ giữa năng lượng và khối lượng trong công thức E = mc2 là gì?

Sự liên hệ giữa năng lượng và khối lượng là thuật ngữ cho rằng trọng lượng của 1 vật được xác định bằng lượng năng lượng nó mang.

Tổng năng lượng riêng E của một vật ở trạng thái không chuyển động theo công thức khối lượng tĩnh của nó m nhân với 1 hằng số không đổi thích hợp để chuyển đổi khối lượng thành năng lượng. Các biến tương đối tính phải được tính đến nếu đối tượng không đứng yên đối với người quan sát. Trong vấn đề này E là năng lượng tương đối của vật và m được xem là khối lượng tương đối.

Albert Einstein đã đưa ra công thức tương đối về khối lượng và năng lượng trong bài báo năm 1905 của ông vào năm của những điều kỳ diệu (Liệu tương đối tính của một vật thể có dựa vào lượng năng lượng của nó không?). Sự liên kết được mô tả bằng một công thức nổi tiếng.

E = mc2 trong đó m là khối lượng, E là năng lượng và c là tốc độ ánh sáng. Cả hai bên của phương trình đều có cùng kích thước và không dựa vào cách đo lường.

Chẳng hạn trong các đơn vị vốn có, vận tốc ánh sáng (vô hướng) được xem là 1 (khoảng cách/thời gian) và phương trình đều là E = m (đường đi^2/(thời gian)^2); do đó có khái niệm đương lượng khối lượng.

Công thức E = mc2 phát biểu rằng năng lượng vẫn được biểu thị như khối lượng, bất kể nó ở dạng nào. Sự liên kết giữa khối lượng và năng lượng cũng cho biết sự cần thiết phải thể hiện qua định luật bảo toàn khối lượng và cụ thể hơn là thuyết đầu tiên của nhiệt động lực học, định luật bảo toàn năng lượng.

Giả thuyết ngày nay cho rằng khối lượng và năng lượng không thể phá hỏng mà chỉ chuyển từ hình thức này sang hình thức khác.

Sự liên hệ giữa năng lượng và khối lượng trong công thức E = mc2 là gì

Sự liên hệ giữa năng lượng và khối lượng trong công thức E = mc2 là gì?

E=mc2 trong cuộc sống có những ứng dụng gì?

Công thức E=mc2 đã giúp tạo ra nhiều công nghệ mới thú vị và cần thiết. Vậy E=mc2 trong cuộc sống có những ứng dụng gì?

Ứng dụng hạt nhân nguyên tử

Max Planck phát biểu rằng phương trình tương đương năng lượng và khối lượng hàm ý là khi năng lượng liên kết được giải phóng, khối lượng của hệ liên kết trở nên bé hơn tất cả các phần cấu thành của nó. Nhưng Planck đã nghĩ đến những tác động hóa học ở đó năng lượng tương đương quá bé để có thể đo được.

Einstein gợi ý rằng một chất phóng xạ chẳng hạn là radium sẽ tạo ra một thử nghiệm về giả thuyết, mặc dù mỗi nguyên tử radium giải phóng một nguồn năng lượng lớn do chu kỳ 1602 năm bán rã của chất này, và 1 phần nhỏ radium bị phân huỷ trong một lượng có thể tính được bằng thí nghiệm.

Ngay khi các hạt nhân được tìm ra, các nhà khoa học phát hiện ra rằng năng lượng tương đương của các hạt nhân cao đến mức có thể dễ dàng tính được năng lượng tương đương của chúng từ sự chênh lệch khối lượng của chúng. Tuy nhiên, phép tính này không thể thực hiện được trong thực tế cho đến vào năm 1932 khi neutron được phát hiện và trọng lượng neutron được xác định.

Một thời gian sau cách đo gia tốc Cockcroft của Walton tạo thành phương trình chuyển đổi khởi đầu (74 Li + 10 p → 242 He), xác nhận phương trình của Einstein với độ chuẩn xác ± 0,5%.

Năm 2005, Rainville và đồng nghiệp đã đưa ra 1 nghiên cứu trực tiếp về sự liên kết giữa khối lượng và năng lượng bị tiêu hao ở năng lượng tương đương nguyên tử – neutron của các đồng vị lưu huỳnh và silic cụ thể theo hướng so sánh năng lượng của các tia gamma tạo ra dính líu đến việc bắt giữ neutron.

Sự tiêu hao khối lượng kết hợp phù hợp với bức xạ tia gamma với độ chuẩn xác ±0,00004%, phép thử E=mc2 chuẩn xác nhất cho đến hiện tại.

Phương trình tương đương năng lượng và khối lượng được dùng để xác định các tác động phân hạch hạt nhân và đề cập đến năng lượng khổng lồ được tạo ra bởi phản ứng phân hạch dây chuyền và được dùng trong cả năng lượng hạt nhân và vũ khí hạt nhân.

Đo khối lượng của nguyên tử khác nhau và loại bỏ đi khối lượng của neutron và proton sẽ cho năng lượng tương đương đúng có sẵn trong hạt nhân. Nó được dùng để tính năng lượng được phát ra trong mỗi phương trình hạt nhân là sự khác nhau về tổng khối lượng của các hạt mang điện tham gia và sản phẩm của phản ứng.

Tăng hiệu suất chuyển hóa năng lượng dựa trên công thức năng lượng của Einstein: Dựa vào công thức này ta thấy năng lượng của hạt nhân lớn hơn rất nhiều so với năng lượng của các electron trong nguyên tử đó và khi đứt thì năng lượng giải phóng từ hạt nhân lớn hơn năng lượng giải phóng do đứt liên kết điện tử. Hầu hết năng lượng tiêu thụ ngày nay được cung cấp bằng cách đốt than và khí đốt tự nhiên.

Khi điều này xảy ra, các liên kết hóa trị của những nhiên liệu này bị phá vỡ, giải phóng năng lượng. Và phương pháp này không chỉ hết sức kém hiệu quả mà còn gây ra những hậu quả khó lường đối với môi trường. Chính xác hơn là hiện trạng biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu. Nhờ công thức của Einstein, các lò phản ứng hạt nhân sẽ là nguồn năng lượng tuyệt vời đáp ứng nhu cầu của con người dựa trên sự phân tách của các nguyên tử.

Ứng dụng xác định tuổi thọ cổ vật

Đồng vị phóng xạ carbon – 14 được sử dụng để xác định tuổi của hiện vật. Thực chất của phương pháp này là dựa trên quá trình phân rã phóng xạ theo phương trình E = mc2 do Einstein đưa ra. Do đó công trình này đã giúp Willard F. Libby (1908 – 1980) đoạt giải Nobel Hóa học năm 1960 và còn rất nhiều ứng dụng khác dựa trên công thức mà nhà vật lý thiên tài đưa ra đối với cuộc sống của nhà khoa học.

Ứng dụng vào việc tạo ra nguồn năng lượng sinh hoạt

Hầu hết năng lượng mà con người tiêu thụ ngày nay đến từ việc đốt than và khí đốt tự nhiên. Khi các nguyên liệu này cháy, các liên kết được hình thành nhờ các e bị phá vỡ, giải phóng năng lượng mà mọi người có thể dùng trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, việc tạo ra năng lượng tuỳ hướng này không hề có tác dụng mà còn làm hại cho môi trường.

Tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng bằng phương trình năng lượng của Einstein

Phương trình E=mc2 nói rằng hạt nhân có nhiều nguồn năng lượng và các e hóa trị của chất đó. Năng lượng tạo ra khi nguyên tử bị đứt lớn hơn nhiều với năng lượng tạo ra khi liên kết điện tử bị đứt.

Điện hạt nhân có thể dựa trên nguyên tắc này. Lò phản ứng hạt nhân tạo ra sự phân huỷ đồng thời con người thu hồi năng lượng tạo ra từ sự phân huỷ đó.

Sáng kiến kỹ thuật được thực hiện nhờ E=mc2

Phương trình E=mc2 đã hỗ trợ hình thành nhiều kỹ thuật mới thú vị mà con người hiện nay có thể cảm thấy không thể không có như:

Nguồn gốc ra đời của công thức E = mc2 là gì?

Đầu thế kỷ 20, Einstein bắt đầu khám phá mối quan hệ của ánh sáng trong thời gian và không gian. Mục tiêu của ông là hỗ trợ phát triển ngành vật lý hiện đại. Từ đó công thức cũng từ từ được nghiên cứu. Vậy nguồn gốc ra đời của công thức E = mc2 là gì?

Trong hành trình khám phá của bản thân, ông đã tìm ra tương đối đặc biệt, từ đó khai sinh ra vật lý lượng tử hiện đại.

Bằng sự dày công nghiên cứu và sàng lọc của bản thân, thuyết tương đối rộng của Einstein cũng bắt đầu để giải thích vũ trụ nguyên thủy.

Trong quá trình học, ông cũng lấy được kết quả về tính co giãn của không gian và thời gian dưới góc độ toán học. Thời điểm này, ông lập luận rằng gia tốc của một vật không thuận với thời gian. Khi tốc độ tiến gần đến tốc độ ánh sáng, khối lượng của vật thể tăng lên.

Chính tại đây, mối liên hệ giữa thời gian và không gian lần đầu tiên xuất hiện. Từ liên hệ này, ông lập luận rằng thời gian và không gian chỉ có thể được đo lường một cách hơi chuẩn chứ không thể đo lường một cách chính xác.

Ông cũng nghiên cứu toán học của mình và đi đến kết luận rằng khối lượng của một vật thể tăng lên khi tốc độ của nó tiến gần đến tốc độ ánh sáng, thời gian và độ dài tỉ lệ thuận với vận tốc ánh sáng và tỉ lệ không thuận với thể tích. Do đó đã được thể hiện bằng cách thực nghiệm bằng các phép đo chuẩn xác của đồng hồ ở phản lực.

Khi vận tốc của một vật biến đổi thì giữa các vật thể phải sẽ tồn tại mối liên kết với nhau. Thuyết của Einstein phát biểu rằng vật chất sẽ là 1 vật thể rất đậm đặc. Lúc đó, ông cũng xây dựng công thức toán học biểu thị mối quan hệ giữa năng lượng và vật chất. Nhà khoa học đã tuyên bố kết quả phát minh của mình trên một tạp chí. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, không ai có thể tưởng tượng rằng công thức này sẽ có ý nghĩa quan trọng và sẽ quyết định số phận của toàn cầu.

Vào năm 1939, công thức E = mc2 chỉ còn lại trong các bài báo lý thuyết. Các thời điểm trong lịch sử đã hiện ra khi Đức bị đánh đuổi khỏi châu Âu. Khoảng thời gian đó, Einstein đã tới Mỹ và sinh sống tại đây. Ông đã viết một bức thư cảnh báo Tổng thống Hợp chủng quốc Hoa Kỳ về vấn đề này sau khi ông biết được Đức Quốc xã đang phát triển những vũ khí vô cùng nguy hiểm có sức hủy diệt cực lớn. Sau đây là nội dung bức thư:

Một nghiên cứu gần đây của E. Fermi và Lzilard đã nhận được bản mô tả, dự kiến ​​sẽ có hiệu quả trong tương lai không xa. Uranium sẽ được chuyển đổi thành các nguồn năng lượng khá quan trọng. Sự ra đời này có thể khiến việc sản xuất bom và ông cảm nhận được rằng nếu loại bom này được đưa lên tàu rồi sau đó kích nổ trong một bến cảng, nó có thể tàn phá tất cả mọi thứ ở bến cảng và khu vực xung quanh.

Bức thư mà Einstein giao Roosevelt thông báo về sự xuất hiện của nghiên cứu bom nguyên tử. Dựa trên lý thuyết về sự liên kết giữa năng lượng – khối lượng, quả bom hạt nhân đầu tiên được thả chỉ 5 năm sau đó tại Khu bảo tồn Almagord (New Mexico). Trong thế chiến thứ hai, Mỹ cho thả 2 quả bom nguyên tử xuống 2 thành phố Nagasaki và Hiroshima của Nhật Bản, khiến phát xít Nhật phải thua cuộc mà không thể kháng cự.

Nguồn gốc ra đời của công thức E = mc2 là gì

Nguồn gốc ra đời của công thức E = mc2 là gì?

Bức thư ý nghĩa giải thích công thức bởi Albert Einstein được mang đi đấu giá

Bức thư đặc biệt giải thích công thức của Albert Einstein được mang đi đấu giá là bức thư viết ra phương trình vật lý sự liên kết giữa năng lượng và khối lượng.

Công thức E = mc² quan trọng của ông đã được bán với mức giá khá cao là 1,4 triệu đô la Mỹ sau một cuộc đấu thầu nảy lửa. Công ty đấu giá có trụ sở tại Mỹ, là đơn vị điều hành vụ mua bán, đã chia sẻ bức thư đã được bán với giá cao hơn gấp ba lần so với giá dự kiến.

Phó chủ tịch đứng đầu của RR Auction nói rằng: Năm người đấu giá ban đầu đặt giá thầu trên bìa này, tuy nhiên khi giá đạt 700000 đô la, thì còn 2 người tham gia. RR Auctions nói rằng người sở hữu bức thư của Einstein đã yêu cầu che giấu thân phận.

Có bốn bản thảo chứng minh công thức nổi tiếng, tuy nhiên đây là bản duy nhất trong bộ sưu tập.

Bức thư này được lưu giữ bởi hậu duệ của nhà vật lý người Mỹ gốc Ba Lan Ludwig Silverstein.

Einstein là người Đức, đã liên lạc với Silberstein và chia sẻ với ông câu hỏi: “Ông có thể trả lời bằng phương trình E = mc² không? Câu hỏi của ông sẽ được giải đáp chính xác với phương trình E = mc2“, Einstein viết trên tiêu đề thư của Đại học Princeton. Silberstein là 1 nhà phê bình có tiếng và là người đánh đố một số phát minh của Einstein.

Sau 1 câu trả lời rắc rối hơn, Einstein nói rằng: Đầu tiên, chúng ta nên hiểu lý thuyết liên quan đến sự kết hợp hoàn toàn của điện và lực hấp dẫn. Cuộc tìm kiếm lý thuyết này chiếm một phần ba cuộc đời cuối cùng của nhà vật lý tài ba.

Einstein, mất vào khoảng 1955, sau này giải thích thuyết tương đối đặc biệt của ông như sau:

Công thức E bằng mc2 trong đó năng lượng xem là bằng khối lượng ở tốc độ ánh sáng bình phương trong không khí và khối lượng khá nhỏ đó được chuyển thành lượng năng lượng rất nhỏ và trái lại được thể hiện.

Einstein đã khẳng định được sự liên kết giữa năng lượng và khối lượng vào năm 1905, đó là 1 năm kỳ diệu. Ông cũng đưa ra thuyết tương đối, diễn tả dịch chuyển Brown và công bố các bài báo quan trọng giải thích hiện tượng điện quang.

Thuyết tương đối đặc biệt, giải quyết mối liên hệ giữa thời gian và không gian, phát biểu rằng các định luật khoa học là như nhau với mọi vật không đạt tốc độ ánh sáng và gia tốc đồng thời không dựa vào dịch chuyển của nguồn sáng đối với mọi vật thể, hay vật được quan sát.

Bức thư của Einstein

Bức thư của Einstein

Phương pháp để hiểu công thức E = mc2 là gì?

Phương trình E = mc2 đươc biết đến đầu tiên khi Albert Einstein giới thiệu nó trong bài báo năm 1905, là phương trình quan trọng nhất và sau đó mở đường cho những bức phá ở lĩnh vực khoa học và công nghệ. Tuy nhiên để hiểu được công thức này và áp dụng đúng là điều nhiều người phải đau đầu suy nghĩ.

Trong phương trình E = mc2 thì m là khối lượng, E là năng lượng và c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Đối với người không có chút hiểu biết ​​về khoa học cũng đã nghe nói về phương trình này. Chúng ta biết được công thức, nhưng hầu hết mọi người không hiểu vai trò của phương trình này. Vậy phương pháp để hiểu công thức E = mc2 là gì?

Để dễ hiểu, nó là một phương trình mô tả mối quan hệ giữa vật chất và năng lượng. Đặc biệt là vì vật chất và năng lượng là 2 trạng thái khác nhau của cùng 1 vật. Phương trình dễ hiểu này đã thay đổi suy nghĩ chúng ta về cách hiểu về sự tương đương và dẫn đến nhiều tiến bộ quan trọng trong việc phát triển kỹ thuật hiện đại thời nay.

Hiểu được mỗi biến số trong biểu thức

Bước ban đầu để hiểu một biểu thức là hiểu các biến trong biểu thức thể hiện cho điều gì. Trong đó m là khối lượng của vật, E là năng lượng của 1 vật ở thể trạng đứng yên và c là tốc độ ánh sáng ở chân không.

Tốc độ ánh sáng c (hằng số, xấp xỉ 3×108 mét/giây). Trong thuyết của Einstein, c2 có ý nghĩa là một công cụ sửa đổi đơn vị chứ không phải là một hằng số. Vì năng lượng được xem bằng đơn vị joules (J) hoặc kg.m2.s-2, nên việc dùng c2 được xem là kết luận cuối cùng để phân tích nhằm bảo đảm rằng mối quan hệ giữa khối lượng và năng lượng là thứ nguyên.

Xác định được năng lượng

Năng lượng sẽ hiện diện ở nhiều trạng thái (ví dụ như điện, nhiệt, hóa học và hạt nhân). Năng lượng này thường được dịch chuyển đổi qua lại giữa 2 hệ thống, một năng lượng phát ra và một năng lượng nhận.

Năng lượng chẳng tự tạo ra hoặc tự mất đi mà có thể từ hình thức này sang hình thức khác. Chẳng hạn, than đá có rất nhiều khả năng có thể biến thành nhiệt khi đốt cháy.

Hiểu được khối lượng

Một vật được diễn tả là lượng chất chứa ở vật này. Có một số khái niệm khác về khối lượng. Khối lượng tương đối và khối lượng không đổi là 2 dạng đó. Khối lượng không bị tác động theo tên gọi của nó cho thấy, là khối lượng không đổi trong mọi điều kiện.

Mặt khác, khối lượng tương đối dựa vào tốc độ của vật thể. Khối lượng ở biểu thức E = mc2 là khối lượng không bị tác động. Đây là 1 điểm đặc biệt và mâu thuẫn với niềm tin phổ biến rằng khối lượng của một vật thể không thay đổi khi tốc độ tăng.

Hãy biết là trọng lượng và khối lượng là 2 thuật ngữ khác nhau.Trọng lượng là trọng lực của 1 vật thể và khối lượng là vật chất hình thành nên vật thể. Trọng lượng thay đổi do lực hút của xung quanh, còn khối lượng chỉ biến đổi khi vật thay đổi ở dạng vật lý.

Khối lượng được đo bằng kilogam (kg) và trọng lượng tính bằng Newton (N).

Năng lượng và khối lượng là 2 dạng liên quan đến nhau

Phương trình này cho thấy sự giống nhau giữa khối lượng và năng lượng, cho biết một chất có khối lượng nhất định chứa bao nhiêu năng lượng. Đồng thời quan trọng nhất, phương trình này cho thấy ngay cả những vật thể có khối lượng bé vẫn chứa rất nhiều năng lượng.

Phương pháp để hiểu công thức E = mc2 là gì

Phương pháp để hiểu công thức E = mc2 là gì?

Bài viết đã giải thích E = mc2 là gì cũng như công thức và ứng dụng của nó trong cuộc sống. Hy vọng qua bài viết này các bạn đã hiểu rõ công thức này và những thành tựu khoa học mà nhà thiên tài Einstein đã để lại cho nhân loại ngày nay. 

Xem thêm: Xuân dược là gì? Phương pháp tăng ham muốn tình dục thời vua chúa

Thắc mắc -