- ベストアンサー
E=mc2 アインシュタインの特殊相対性理論について
- みんなの回答 （8）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
え～と (苦笑) 「1g の物質を完全にエネルギーに変換する」ことができるのであれば, 物質によらず同じだけのエネルギーが得られます... ということになっています. ただし, 核反応が「完全にエネルギーに変換する」わけではないことに注意してください. 例えば, 太陽で起きている核反応: 4H → α だと, 確か原料となる水素の質量の 0.7% くらいが消滅します (つまり生成される α粒子の質量は 4H の 99.3%). つまり, 1g の水素を完全に反応させることができればそのうち 0.7% がエネルギーに変わり, これはおよそ 6×10^10 J くらいに相当します. う～ん, どのくらいなんだろ!? で, 化学反応だと出てくるエネルギーが「小さすぎる」ので「質量が変化する」ように見えないです. 例えば水の生成熱は 242 kJ/mol くらいです. これは「水 1 mol = 18 g を作ると 242 kJ のエネルギーが出る」ということですが, このエネルギーを質量に換算すると 2.7 ng くらいになります. つまり原料の質量の約 1/70億ですね. そうそう測れる量じゃありません. あ, そうそう「質量にエネルギーがある」というのはあまり表現としてよくないですね. これだと「質量と別にエネルギーがある」ように読めますが, 実際には「質量はエネルギーの 1形態」なので. 実際, 素粒子は質量をエネルギーの単位 (素粒子の世界なので J ではなく eV: 1eV = 1.6×10^-19 J で測ります) で表示することも多いです. 例えば陽子 p の質量は 938 MeV くらい.
その他の回答 (7)
- tono-todo
- ベストアンサー率16% (169/1028)
1)エネルギーは質量と等価ということです。 ロケットを同じ推進力で前進させるとき、11km/sec程度の速度の時と、光速に近い速度の時には、挙動に差が出ます、 前者は見る見る加速していきますが、後者はナカナカ加速しない。 ニュトン力学では、力が一定なら加速度は同じですが、こと、光速に近いところでは、そうはならない。 これは、光速近くで動く物体では質量が大きくなるから、加えられた推進力は同じでも加速度は違うと、相対論では説明します。 その質量増はどこから来たのか。 ロケットに加えられた推進力は速度の遅い時は速度エネルギーに変換しますが、光速に近づくにつれ、質量に変わるのだ、ということです。 2)ウンコのエネルギーは、計算が正しければその通りですが、それは、ウンコ２ｋｇが消滅するとき、表に表れます。 そういうタイミングはこの世ではあらわれませんので、その質量をエネエネルギーに換算すると、それだけだと言うだけでそれ以上の意味はもちません。
えろグラムは初めてみた。つ＾＿＾）つ ここの１３乗の所を見ようね。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B0%E9%87%8F%E3%81%AE%E6%AF%94%E8%BC%83_(%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC) ９０テラジュール。 こん前計算して消しちゃったので作成しました。＾＿＾； えとね。 桁数が足りなくてｋｍで計算する場合は、１０００X１０００を省略。 んで、出てきた結果を単位をメガジュール（１０＾６）にすんの。 MKS単位なので、メートル、キログラム、秒。 ひまわりでこんで出るから。（１５桁までしか無理なの＾＾；） http://kujirahand.com/himawari/ ’E=mc^2 質量は、１ 光速は、３０００００ エネルギーは、質量*（光速*光速） 「１ｋｇのエネルギーは、｛エネルギー｝メガジュールです。」と、表示。 エネルギー２は、エネルギー/１０００ 「１ｋｇのエネルギーは、｛エネルギー２｝ギガジュールです。」と、表示。 エネルギー３は、エネルギー２/１０００ 「１ｋｇのエネルギーは、｛エネルギー３｝テラジュールです。」と、表示。 エネルギー４は、エネルギー３/１０００ 「１ｇのエネルギーは、｛エネルギー４｝テラジュールです。」と、表示。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
CGS だと 1 g×(3×10^10 cm)^2 = 9×10^20 erg ですね. MKS より数値が大きくなっちゃってますが＞#5. ま, 「単位系は違うけど出てくるエネルギーは同じ」なので, ど～でもいいんですが. ちなみにちょっと計算したらこれは 200L のお風呂を 7000年ほどわかせる (「わかす」=「40度あげる」としてます) エネルギーのようです... 計算があってれば, ですが.
- debukuro
- ベストアンサー率19% (3635/18948)
正しくは「MKS」単位ですが値が非常に大きくなるのでこの場合は「CGS」単位で計算します ３掛ける１０の十乗メートル掛ける１グラム これを計算すればいいのです ２キログラムなら計算結果を２千倍してください
- tadys
- ベストアンサー率40% (856/2135)
ここの講義でも読んでください。 http://homepage3.nifty.com/iromono/kougi/rel/rel.html 数式が難しいのであれば数式を無視して読んでも良いでしょう。 （正しく理解するためには数式により理解は欠かせませんが。）
- pepe2008
- ベストアンサー率0% (0/1)
E=mc^2 この式は、”拡張された”二項展開を使って、エネルギーと質量の関係について、アインシュタインが予言した式です。この式は、エネルギーと質量は比例するということを表していると考えることができます。つまり、c^2を比例定数とみるわけです。何らかのエネルギーの変化があれば、それに伴って、質量の変化があるということです。このことに関して、よく取り上げられる事実が、「質量欠損」です。核分裂の前と後の物質の質量の合計を比較すると、後の方が少ないわけですが、この式を使って発生したエネルギーを質量に換算すれば、ぴったり一致します。このことは、あらゆるエネルギー変化に対して当てはまるはずですが、仮に、紙を燃やしたときに起こるエネルギー変化に伴う質量変化を考えますと、それは、測定することが不可能なくらい微々たるものなのです。これは、この式に出てくる光速cの値が、非常に大きいことに起因します。素粒子物理学の話になりますが、「物質と反物質の対消滅」という現象も、しばしば、この式を実証する事実として引き合いに出されます。少々話が難しくなりますが、量子力学の基本方程式である波動方程式を非相対論的に扱う場合は、運動エネルギーと位置エネルギーを考慮すれば事足りますが、相対論的に扱う場合は、質量エネルギーまで考えに入れる必要があります。 「エネルギー」という言葉は、案外、生活の中でよく耳にしますので、人によって様々なイメージができているかもしれませんが、物理学においては、一応、明確に定義できる概念です。基本的かつ重要な概念です。また、数値化できますし、数式で扱うことができます。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
その式は「質量というのは非常に大量のエネルギーを詰め込んだものだ」という考え方でいいんじゃないかな. 例えば 1g の物質は 0.001kg × (3×10^8 m/s)^2 = 9×10^13 J くらいのエネルギーと等価です. つまり, 「1g の質量が消滅する」と, それに対応して「9×10^13 J のエネルギーが発生する」ということになります. 逆に 9×10^13 J のエネルギーをつぎ込めば 1g の物質が作れる... かというとそんなに簡単ではないんですが (単純にエネルギーから物質を作ろうとすると反物質も対生成してしまう). いずれにしてもこの式は「質量とエネルギーが同じものである」ということを表わしていますし, 「核反応で大量のエネルギーが発生する」ことの (ある意味の) 根拠にもなっています.
関連するQ&A
- E=m*c^2
物理はほとんど知らないのですが、 これはエネルギーは質量×光速度の2乗 ということらしいですが この場合のエネルギーって簡単にいうとどういうことなのでしょうか？ 自分にはこの式は意味不明なのですが、光速度は約300000(km/秒)と決まっていて、c^2は約90000000000(km/秒)らしいですが、 質量2kgの物は、エネルギーは2(or 2000g ?)×90000000000でエネルギーは180000000000(j ジュール?)と決まっているのですか？ それともこれは最大値ですか？止まってる物体のエネルギーは速度は掛けないのですか？ また、アインシュタインはどのようにしてこの式を導き出したか、簡単に(でもなるべくはしょらないで)知りたいです。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- ［E = mc2］ の解釈違い 【等価原理】
運動をする物体の運動エネルギー K は、質量 m と速さ v の2乗に比例する。 ＞質量とエネルギーの等価性 ＞質量の消失はエネルギーの発生であり、エネルギーの発生は質量の消失を意味する。 これは、間違いで、 原子の欠損質量が、光速度（ c ）という超高速で原子核から放射されたというだけのことである。 と私は単純に思うのですが。
- 締切済み
- 物理学
- 五井野正は相対性理論を理解しているか？
五井野正著「科学から芸術へ」P124,125 http://goinotadashiouendan.web.fc2.com/kagaku.html 「さらにアインシュタインの相対性理論では、Ｅ＝ｍＣ^2つまり エネルギー＝質量×光速の２乗 という方程式があります。これはアインシュタインの考えた方程式であってアインシュタインが発見した方程式ではない。ここのところが教育システムの欠陥から絶対的な真理の方程式の様に思い込んでいる人がほとんどだと思う。 ところでこの方程式は私から見れば単純な発想から作られ、しかも矛盾を作り出してそれを矛盾にしない方法で処理したという方程式としか見えなかったのです。 つまり、Ｅ（エネルギー）の単位を分析すると ｍｌ^3／ｔ^2つまり 質量×距離の２乗／時間の２乗となります。ｍＣ^2の単位を分析すると ｍ（質量）×（ｌ/ｔ）^2＝ｍｌ^2／ｔ^2 となり、エネルギーと運動量の方程式の場合のＥ＝１／２ｍＶ^2から Ｅ＝ｍＶ^2の単位は ｍｌ^2／ｔ^2＝ｍ（ｌ／ｔ）^2 であるから、この時のＶ（速度）というものをＣ（光速）と一定にしてしまっただけの変換に過ぎない事がわかったのである。 そこでＣは光速ですから30万ｋｍ／秒という定数になる為にアインシュタインの方程式は Ｅ ＝ｍ×（30万ｋｍ／秒）の２乗 （エネルギー）（質量）（定数） となり定数は一定数なのでエネルギーは質量となあり質量はエネルギーとなる事がこの式で判断される。」 で 「アインシュタインのＥ＝ｍＣ^2の式は、 運動量（？）のＥ＝１／２ｍＶ^2から この時のＶ（速度）というものをＣ（光速）と一定にしてしまっただけの変換に過ぎない事がわかったのである。」 これが五井野博士の 「この方程式は私から見れば単純な発想から作られ、しかも矛盾を作り出してそれを矛盾にしない方法で処理したという方程式としか見えなかった」 のだそうです。 五井野正はアインシュタインの相対性理論を理解しているのでしょうか？ なお、五井野正は別の場所でＥ＝ｍＣ^2を相対性理論の最終式と述べています。 １．単位が同じことがわかっただけで喜んでように見え、何も理解していないように見える。 ２．そもそも、Ｅ＝ｍＣ^2を相対性理論の最終式と思っていること自体が素人。四元運動量の最初の方に出てくる式である。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9B%E5%85%83%E9%81%8B%E5%8B%95%E9%87%8F http://homepage2.nifty.com/eman/relativity/4momentum.html ３．運動量とエネルギーの区別がついていない。本当に科学者なら言葉の定義には厳密である。中学ぐらいからやり直す必要がある。 「エネルギーと運動量の方程式の場合のＥ＝１／２ｍＶ^2から」
- ベストアンサー
- 物理学
- 相対性理論のエネルギーについて
相対性理論のエネルギーについて 質量とエネルギーの等価性。 これはエネルギーが増えれば質量が増えるということですか？ E=mc^2 では位置エネルギーが増えるとしたら質量は増えるのでしょうか？ E=mghを代入すると mgh=mc^2 h=c^2/g となって高さhを増やしても定数は変わらないということになるのですが どこで間違えているのかが分かりません 可能な限り小学生でも分かるようにやさしく教えてください
- 締切済み
- 物理学
- アインシュタインの理論
質問です。計算の仕方がわからないです。１００グラムのウラン２３５（２３５U)が１回の核分裂を起こして、１／１００００の質量を失った場合のエネルギーを石油に換算すると、約何トンに相当するか。計算過程を含めて答えなさい。
- 締切済み
- 化学
- アインシュタインの理論
計算の仕方と答えがわからないです。途中式とか詳しく教えてください。 １００グラムのウラン２３５（235U)が１回の核分裂を起こして１／１００００の質量を失った場合のエネルギーを石油に換算すると、約何トンに相当するか。計算過程も含めて答えを丁寧に答えなさい。
- 締切済み
- 化学
- 相対性理論は正しいか
相対性理論は、絶対的な静止点を示せるかから始まります。自分が前に歩いたのか、自分以外の宇宙の全物質が後ろに移動したのか。一方が静止していると仮定すると、もう一方は動いているとしか言えず、運動とは相対的な位置関係です。アインシュタイン博士（以下Ａ博士）は光に注目します。観測者が光と同方向に光速（秒速29万9793km）の半分で動いた時、光は秒速14万9896.5kmと計れるか。地球公転方向の星の光と公転とは逆方向の光の速さを測定した結果、どちらも秒速29万9793kmでした。そこで、光速の半分で動くと時間の経つスピードが半分になると考えた。光は秒速14万9896.5kmですが、観測者の1秒は2秒分なので光は29万9793km進んだとした。しかし、観測者が光とは反対の方向に動いた場合を考えると矛盾し、光は光速を遥かに超える。また動く速度が速くなれば空間が縮むと言う公式がある。静止者から見ると運動者側の空間は縮んで計れる。星は色々な速度で地球から遠ざかっている。光速の半分で遠ざかる星の光は、光速の半分の速度のはずですが、実際は地球に届く星の光は全て光速でした。そこでＡ博士は高速で動くと空間が縮むと考えた。光源が光速の半分で地球から遠ざかる場合、光は秒速14万9896.5kmなのです。しかし、静止する地球から見ると空間が半分に縮んで計れるので、秒速29万9793kmと計れるとした。しかし、光源が向かってくる場合、光速を遥かに超え矛盾する。また重力で空間は曲がるという公式がある。光には質量が無い為1番速い光速で移動出来ると考えた。質量が無いので重力の影響は受けず、光自体は重力に曲げられない。しかし、太陽の陰にある星の光が地球から観測された。光の進行方向が、重力で曲がった。そこでＡ博士は、空間自体が太陽の重力で曲がったとした。光は真直ぐ進んだが空間自体が曲り、光は曲がったように観測されたと考えた。元々ニュートンの引力概念には疑問があった。物質と物質との間に何も無いのに、引く力が生じる訳は無いとデカルトも反論した。Ａ博士は空間自体が重力でどんどん縮み、物質は同位置に留まり空間と共に移動すると考えた。しかし、空間自体は観念上の定義であり、動いたか否かは確認不能だ。また、物質は速度が速くなる程重くなると言う公式がある。物質にエネルギーを与えると運動するが、速くなるほどより多くのエネルギーを要し、光速以上には幾らエネルギーを加えてもならない。動きは相対的位置関係で、今光速で動く方を静止と仮定できる。その物質にエネルギーを加えればもっと速く動くはずですが、光速以上にはならない。そこで、Ａ博士は速く動くと重くなると考えたのです。光速の物質の重さは無限大になり、エネルギーを加えても加速しない。それが静止と仮定しても質量が無限大である為、幾らエネルギーを加えても動かないと考えた。しかしそれでは、残り全物質も相対的に光速移動と言える為、質量が無限大になり全く動かせず矛盾する。どの様に考えるべきでしょうか。物質の無い空間にも、光の波を伝える存在Ｘがあるはずです。光は海を伝わる波と同じです。Ｘが物質に引き付けられ一緒に動く為、中を伝わる光の波の速さは一定なのです。Ｘは物質の移動に負荷を掛けます。加速すればするほど負荷が大きくなり、より多くのエネルギーを加えなければ加速しなくなります。海の中で物質を動かすのと同じです。物質には元の位置の留まろうとする慣性があるが、Ｘに囲まれているからで、Ｘを押しのけないと動けないからだ。重力はＸを物質が吸収する為生じる。川の流れに従って枝が流れる様に、Ｘの流れに押されて物質同士が近づくのだ。Ｘ自体が太陽に引かれた為、中を伝わる光は曲がった。存在Ｘが確認された時、アインシュタインの相対性理論は誤りであったとことに気づくでしょう。
- 締切済み
- 物理学
- アインシュタインの理論
計算の仕方と答えがわからないです。途中式とか詳しく教えてください。 １００グラムのウラン２３５（235U)が１回の核分裂を起こして１／１００００の質量を失った場合のエネルギーを石油に換算すると、約何トンに相当するか。計算過程も含めて答えを丁寧に答えなさい。 文系なので全くわからないので計算式と答えを教えてください。宜しくお願いします。光速とか全くわからないです。
- 締切済み
- 化学
お礼
ご丁寧に、ありがとうございました。 質量に比例するのであれば ・１ｇのウンコ ・１ｇのウラン では、同じ破壊力があるのでしょうか？ 質量にエネルギーがあるという事が考えにくいのですが これは、核分裂をした場合に限る事なのでしょうか？ お手数をおかけ致しますが、よろしくお願いいたします<(_ _)>