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E=MC2。有名なアインシュタインさんの式ですが、正直これのどこがどうすごいのかよく分かりません。中学2年生くらいでも理解できるように、この式がなぜすごいのか、その重要さを分かりやすく解説していただけませんか。

●質問者: mine-D
●カテゴリ:科学・統計資料
✍キーワード:E=MC2 アインシュタイン 中学 重要
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 5/5件

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1 ● kappagold
●25ポイント

E=エネルギー

M=物質

エネルギーというのは、基本的に目に見えないもので、電気エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、熱エネルギー、光のエネルギー、音のエネルギーなどがあります。

太陽光が当たって暖かかったり、電気が流れて電球がついたり、動いているものを止めるのが大変だったり、感覚的なものです。

そして物質とは、その辺の石ころなど目に見えるものです。

ただの石ころが、エネルギーの固まりだと言う事を言っている点が、まず凄い事です。

そしてC=光速、光の速度を言うのはものすごく速いので、これの二乗をかけると単位がすごいことになります。

広島の原爆でエネルギーに変わった質量はたったの1gです。

ということで、物質のもっているエネルギーの量がものすごく多いという事がわかるのが、次に凄い事です。

また、エネルギーと物質の関係をこんなに簡単な式で表したことも驚きでした。

◎質問者からの返答

「ただの石ころが、エネルギーの固まりだと言う事を言っている」そうだったんですか。光の速さと物質が関係あるというのが、感覚的にはびっくりという感じですね。広島の原爆でエネルギーに変わった質量はたったの1gというのは本当に驚きました。原爆以外に、この理論を応用してできたものってあるんでしょうか。興味あります。


2 ● なぽりん
●25ポイント

化学では100年くらい「質量保存の法則」というのがあって、

化学反応の前後では絶っ対に合計の重さが変わらないとされてきた

よーく計ったら、前後で重さがほんのちょっっとだけ

減っている反応が見つかった。

核分裂などが起こって、原子核の粒子の数が減ってる時におこるみたいだ・・・

核分裂といえばものすごいちょっぴりの材料からの反応で

ものすごいエネルギーが出ることで有名な反応だった。

バクダンにも使われた。

それまでの最高の火薬でも何トン分くらい必要なエネルギーが

人一人の重さくらいの材料からひねり出されてる。

どこからそんなエネルギーが出てるんだろう?としらべたら、

減った分の粒子が直接エネルギーになっちゃってるみたい!?

アインシュタインが研究したらはっきりわかった!!

E(エネルギー)=M(減った分の重さ)×c2(光の速さの二乗)

ちなみに光の速さは1秒につき地球を7周半。それを二回掛け算するんだから、そりゃほんのちょっとの原料でもばく大なエネルギー出るわ。

ちなみにアインシュタインはこの式を、

カンで導き出したのではない。

「原子核の粒は光の粒と互換性があるんじゃないか?」っていう

顕微鏡でも見えないほど小さいものの動きを

突き詰めて考えて、研究をずーっとやってたからわかった。

◎質問者からの返答

核分裂のエネルギーがすごいというのはそれまで知られていたんですね。それをシンプルな方程式で証明したのがすごい!という理解でいいでしょうか。面白いですね。「原子核の粒は光の粒と互換性がある」というあたりをさらに詳しく教えていただけるとなおうれしいです。


3 ● sadajo
●2ポイント

http://ja.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc%C2%B2

◎質問者からの返答

一応読んでいたのですが、その時は理解できず。しかし上のお二人の説明の後で読むとかなり理解できるような気がします。


4 ● なぽりん
●25ポイント

原子核の粒と光の粒についてはいろいろな不思議が知られていました。

炭素などの原子は、原子核の周りを電子が回っていることは知られてました。また原子核には陽子の粒と中性子の粒がぶどうみたいにかたまっています。電子は一匹狼ですが、この3種は大きさが似通っています。

さて、人間の観察の基本は「見る」ことです。「つちのこってホントにいるんだぜ、俺見たもん!」(これは嘘?)ものに光を当てて、反射した光が見えたら、そのものは「在る」ということになるのでした。

ところが、原子核が「在る」ことはいろんな証拠でわかるのに目には絶対に見えません。いくらすごい顕微鏡をつくってもです。なぜでしょう?

どうも、頼りにしていた光の方に問題があるようです。今までは光っていうのは太陽が出しているエネルギーの波だとおもわれていました(波長の長い光とかいいますよね)

ところが、実は、電子や陽子や中性子と同じサイズのツブツブでもあるらしいということがわかってきたのです。同じサイズで同じような動きをする「光のツブ」があたれば、光がつよければ電子や陽子のほうもあっちやこっちに「はじきとばされて」ブドウの粒がばらけてしまい、光が反射してうまくもどってきにくいし、光が弱かったりすればそのまますり抜ける。それでは、「碁石の並び方を目で見ずに、足だけで触って理解しなさい」というようなもので、触っただけで相手が動いてしまうため、どのような模様かまでは見えません。

まあ、サイズが同じというだけではないのですが、そのほかいろいろしらべていくうちに、どうも「エネルギー=光=モノ」と、光を仲介にすると、原子核をいじる反応でも、従来モノであった原子核が、光みたいにエネルギーとの間を行き来してると考えていいんじゃないかということになってきました。(ちなみに古くから知られた普通の化学反応は原子核はいじられません。電子がアレコレ動くだけです。)

これはアインシュタインだけではなくいろいろな人が研究したのです。霧箱の実験、光電現象の実験、金属箔の実験など、今でも大学では習う(おなじ実験をさせてもらえる)のですよ。

でも一言でキレイにオチをつけたのはアインシュタインってことになってるわけです。

◎質問者からの返答

うーむ、かなり難しいですがエキサイティングです。光ってツブツブだったんですね。

ここまでの時点で今ひとつ分からないのは、モノがエネルギーに変化する過程で光という要素がなぜ関わってくるのか、というところでしょうか。エネルギーと物質との関係を考える時に、アインシュタイン(及び研究者)はなぜ光に目をつけたんでしょう?物質をエネルギーに転換させたい時に、光はどう絡んでくるんでしょう?


5 ● ひでと
●25ポイント ベストアンサー

「E=mc^2がすごい」と言うよりも、それを導き出した相対性理論がすごい!

「観測者によって光の速度が変わってるっぽい?」という疑問と「でも計算すると光は一定だよ?」という一見相反する疑問が出てきた時代に「光の速度は一定だけど、もしかして時間とか空間とかが変わってるんじゃね?」って思ったアインシュタインがすごい。それも思考実験だけで辿りついた発想の展開がすごい。

で、その思考実験を証明するために長い長い長い長い計算の果てに、矛盾が無く証明に足りると思われる出てきた数式が「E^2=m^2c^4+p^2c^2」。Eはエネルギー、mは質量、pは運動量、cは光速。

簡単に言うとエネルギーを計算するには、質量と運動量と光速を使うとみんな説明できるよ!って式。「光の速度は一定」から考え始めたから「光速」を表すcが式に含まれる

で、こっからが手品みたいなモンで、上の式を使って静止している物体のエネルギーを考える。運動量は0なんでpも0。

残った値をホゲホゲっといじると「E=mc^2」が出来上がる。他の人も説明してるけど、式の中に光速の二乗っていう信じられないくらい大きな値が入ってる。この式によって質量をもつ物体のエネルギーが信じられないくらい大きいってのが分かった。ここまでが特殊相対性理論。

その後、この式を「一般的な環境」でも使えるように発展させていく過程で、今まで不思議だったことが次々と説明できるようになった。

逆に「不思議な数式」とE=mc^2を混ぜ合わせると、すごい不思議な数式が出てきた。なんだこれー?って思ってたら広い宇宙の中にそれっぽい現象があることが後になって分かったりもした。

そんな感じで、E=mc^2を元に考えると色々な事柄が説明できる。それがすごい。

◎質問者からの返答

ありがとうございます。100年も前に頭の中だけでこんな事を考えてたとは、本当にすごいですねアインシュタインさん。

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