Die Formel E = mc² steht für die Äquivalenz von Masse und Energie. Ausgesprochen bedeuten diese 5 Zeichen: Energie = Masse x Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat. Ein Naturgesetz, für welches
Bedeutung des 1905 entdeckten Naturgesetzes
Albert Einstein beschreibt in seinem Werk der “speziellen Relativitätstheorie” im Jahr 1905 hinreichend diesen mittlerweile als Naturgesetz bekannten Zusammenhang. Aus diesem Naturgesetz lassen sich viele weitere Erkenntnisse aus der Physik und Wissenschaft herleiten. Darunter:
- Masse kann in Energie umgerechnet werden und umgekehrt
- Hohe Geschwindigkeiten verlangsamen die Zeit (Zeitdilatation)
- Bewegte Objekte haben eine größere Masse
Weitere Schlussfolgerungen, welcher zur allgemeinen Relativitätstheorie führten:
- Gravitationsfelder verlangsamen die Zeit
- Zeitdilatation: Um so näher wir der Erde sind, desto langsamer vergeht die Zeit (witzige Tatsache: unsere Füße sind, physikalisch gesehen, minimal jünger als unser Kopf)
- Gravitationsfelder drücken den Raum zusammen.
Beispiele und Anwendung der Formel:
Setzt man in die Einstein-Formel nun eine Masse von 1 KG ein, so erhält man eine Energie von etwa 25.000.000.000 kWh. Stand 2017 kostet allein schon 1 kWh bei den deutschen Stromanbietern ca. 25 Cent. Könnte man Masse ohne Energieverlust jederzeit und überall in Energie umwandeln, hätte somit eine 1l Milchpakung einen energetischen Marktwert von etwa 6.250.000.000 EUR.
Aufgrund der mit Energie geladenen Autobatterie hat diese im geladenen Zustand eine um etwa 40 Milliardstel Gramm höhere Masse als eine Autobatterie im lehren Zustand.
Herleitung und Beweis
Die Gleichung E = mc² konnte das erste mal 1932 durch Cockroft und Walton experimentell anhand einer Kernreaktion vorgeführt werden. Aus wissenschaftlicher Sicht ist deshalb umso erstaunlicher, dass Einstein der Zusammenhang von Masse und Energie bereits im Jahr 1905 klar wurde. Er nutzte für die mathematische Herleitung ein Gedankenexperiment.
E = mc² und die Atombombe
Im Gegensatz zur weitläufigen Meinung, spielte die Einstein-Formel für die Entwicklung der Atombombe keine herausragende Rolle, auch wenn diese die Vorgänge in einem Kernreaktor gut beschreibt. Arbeiten von Fritz Straßmann und Otto Hahn, welche die Vorgänge einer Kernspaltung beobachteten, hatten einen höheren Beitrag zur Entwicklung der Atombombe auf der amerikanischen Seite.
Was genau bedeutet eig. die Lichtgeschwindigkeit?
Licht kann sich nicht langsamer oder schneller als mit 299.792,458 km/s fortbewegen.
Bereits zum Ende des 19ten Jahrhunderts konnte die Lichtgeschwindigkeit relativ exakt, anhand der Drehspiegelmethode (damals noch 299.910 +/- 50 km/s) gemessen werden. 1973 konnte der Wert, anhand einer Lasermessung, zentimetergenau bestimmt werden (damals 299.792,4574 +/- 0,0001 km/s).
Neue Definition des Meters
Im Jahr 1983 wurde der Wert der Lichtgeschwindigkeit nicht neu bestimmt, sondern die Einheit “Meter”, anhand der Lichtgeschwindigkeit, neu definiert. Seitdem hat die Lichtgeschwindkeit einen exakten Wert von 299.792,458 km/s.
