Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Co skutečně znamená rovnice E=mc^2

Je to nejznámější fyzikální vzorec na světě a obvykle je chápán tak, že lze hmotu změnit v energii a naopak. Toto chápání je sice do určité míry správné, je ale poněkud povrchní, a správné vysvětlení je podstatně jiné.

Nejdřív tedy uveďme nejrozšířenější výklad, který je, žel, rozšířený i mezi fyziky, a slyšel jsem ho od nejednoho z nich, třeba i od fyzika ze špičkového Planckova ústavu v Německu.. Pokud pochází od fyziků, nelze veřejnosti vyčítat, že ho používá. Jde vlastně o jevové pojetí věci, které se asi nejsnadněji ukáže na výbuchu atomové bomby. Tam je při běžném pohledu vidět, že je to velký kus hmoty (bomba), který se nehýbe, tedy není v něm patrný žádný pohyb. Po výbuchu se ale opravdu hýbe úplně všechno, takže první dojem je, že hmota bez pohybu se náhle změnila v prudký pohyb, hmota se změnila v energii. Část této energie je dokonce v podobě elektromagnetické záření (třeba světla), které, jak fyzika tvrdí, nemá hmotnost.

Zcela extrémní je tento proces u anihilace antihmoty. Když se potká stejné množství hmoty se svým "zrcadlovým" protějškem, antihmotou téhož množství, nezbude z obou vůbec nic kromě (elektromagnetického) záření. Tedy se veškerá tato hmota proměnila v energii. Tak to opravdu na první pohled vypadá.

Přejděme ale k hlubšímu a správnějšímu výkladu. Nejdříve si všimněme, že v rovnici E=mc^2 není nikde žádná hmota, ale je tam jen jedna její vlastnost, zvaná hmotnost, značená m. Tady vám dnes fyzici potvrdí, že hmotou se dnes myslí jak látka, tak záření, nebo třeba jen pole, třeba gravitační. Pojem hmota v dnešním pojetí neoznačuje jen něco nutně hmatatelného. To, co je složena z atomů a můžeme si na to sáhnout, se dnes nazývá látka a je to jen jedna z podob hmoty. Historicky se pojem hmoty používal skutečně pro označení hmatatelné látky, ale to už je opravdu je výklad minulých století.

Dále, když se podíváme na elektromagnetické záření, všimneme si, že jeho fotony mají hmotnost, tedy to není žádná čistá energie. Jen to, co nemají, je tzv. klidová hmotnost, tedy hmotnost, jakou by měly, kdyby byly v klidu (viz Wiki). Jenže to je zcela iluzorní představa, neboť fotony nemohou být nikdy v klidu, to by neexistovaly, ale musí být stále v pohybu. Informace, že v klidu by bývaly neměly hmotnost, je tak zcela bezcenná. Ano, veškerá jejich hmotnost je pohybová a mají právě tolik hmotnosti, kolik podle vzorce E=mc^2 odpovídá jejich energii.

Tento vzorec tedy říká, že má-li záření energii, nutně nese současně i příslušnou dávku hmotnosti. Jinak by se paprsky ani nezakřivovaly kolem Slunce (což byl zásadní test, kterým byla poprvé ověřena Einsteinova obecná teorie relativity) nebo kolem jiných gravitujících těles. V podstatě by ani neexistovaly černé díry, protože by fotony z černých děr mohly, nemaje hmotnost, unikat. (Samozřejmě lze veškerá zakřivení drah fotonů vykládat jako zakřivení prostoročasu a pak zdánlivě není potřeba uvažovat hmotnost fotonů, a zdánlivě stačí jen říci, že fotony sledují zakřivený prostoročas. Jenže kdyby fotony neměly hmotnost, neexistovaly by v našem prostoročase a zakřivení prostoročasu by prostě "neposlouchaly".)

Jedna z prvních atomových bomb.

Jak je ale pak možné, že u takové atomové bomby žádný pohyb, žádnou energii nevidíme, že je to jen kus masy. Kde je ta energie? Už u chemického výbuchu si dokážeme představit, že ta energie tam někde byla v jiné formě, že byla v chemických sloučeninách a že nevznikla z ničeho, či z něčeho jiného než z energie. To by ostatně porušovalo zákon zachování energie. 

V ne úplně ideální analogii si u záření můžeme představit, že fotony se mohou věčně odrážet například mezi dvěma paralelními zrcadly. Nebo když uděláme dutou kouli, která je uvnitř zcela pokrytá zrcadlem, mohou se v ní fotony odrážet věčně. Takováto koule tedy bude těžší o hmotnost fotonů, které jsou uvnitř. Stačí einsteinovský myšlenkový pokus, kdy si představíme, že stěny jsou nehmotné a pak nám vyjde, že (klidová) hmotnost takové koule sestává z pohybové hmotnosti fotonů. Nebo si podobně můžeme představit, že fotony "běhají" do kruhu, tedy přestože letí rychlostí c, nějakým způsobem současně zůstávají na jednom místě.

Tyto metafory jsou sice názorné, ale fyzikálně jsou jednak nerealizovatelné, jednak také nejsou zcela korektní. Popišme tedy, jak tomu skutečně je, i když to bude zase trochu nepředstavitelné. Představa vychází se speciální teorie relativity, která říká, že i to, co je v naprostém klidu, se stále pohybuje rychlostí světla c, jenže se tak děje ve 4. dimenzi tzv. prostoročasu, tedy kolmo na náš prostor. Proto není takový pohyb v našem prostoru viditelný. (Kdybyste chtěli názorně pochopit čtyřrozměrný prostor, zkuste blog Pochopte čtyřrozměrný prostor za pár minut.) Právě tento pohyb rychlostí c ve 4.dimenzi je podstatou klidové hmotnosti veškeré látky, kterou vidíme kolem.

Hmotnost je tedy vždy projevem pohybu rychlostí světla. Když je tato rychlost c ve 4.rozměru, jeví se jako klidová hmotnost a forma hmota, která ji má, má podobu látky nebo elementárních částic. Když se  naopak veškerý tento pohyb rychlostí c děje v našem prostoru, je to (především) forma hmoty zvaná elektromagnetické záření. Takový pohyb "vidíme", můžeme ho jako trojrozměrné bytosti zaregistrovat v našem 3D prostoru. Anihilace antihmoty pak není nic jiného než převedení pohybu rychlostí světla z neviditelné 4.dimenze do viditelného pohybu rychlostí světla v našem 3D prostoru. Jak množství energie, tak množství hmotnosti se při tomto procesu nemění, je stále spojeno vztahem E=mc^2, jen se skrytý pohyb převádí na pohyb viditelný. Hmotnost a energie jsou dvě strany jedné mince a mince nemůže mít jen jednu stranu.

(Pro upřesnění uveďme, že neexistují jen takto čisté "póly", ale když se nějaký objekt s klidovou hmotností pohybuje v našem prostoru nenulovou rychlostí, je vlastně část jeho pohybu ve 4.dimenzi převedena do našeho prostoru, čímž je "odebrána" ze 4D, což je pak podstatou dilatace času.) 

P.S.: Zdá se, že někoho o rok později napadlo totéž: We All Travel Through Spacetime at the Speed of Light.

Autor: Jan Fikáček, Ph.D. | pondělí 22.10.2018 9:44 | karma článku: 45,39 | přečteno: 23444x
  • Další články autora

Jan Fikáček, Ph.D.

Je váš bůh dostatečně božský? Aneb, jaký je skutečný bůh?

Původně měli bohové lidskou nebo zvířecí podobu, jako třeba Zeus nebo Poseidon nebo bohové egyptští. V křesťanském okruhu je známá naivní představa dědouška na obláčku. Děda to měl být proto, že staří lidé mají být moudří.

11.2.2025 v 9:07 | Karma: 13,09 | Přečteno: 318x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Existuje v Česku svatá a mechanická inkvizice (srovnání s dobou marxistickou)? - 3.díl

Na té kauze kolem mé disertace mě zaujalo, že jsem se o ní nedozvěděl z university, ale z tisku. Člověk by předpokládal, že když je vědecká kritika na vědeckou práci, tak její autor dostane prostor se obhájit. Bláznivý požadavek.

4.2.2025 v 9:07 | Karma: 14,57 | Přečteno: 516x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Existuje v Česku svatá a mechanická inkvizice (proti filosofii)? - 2.díl

V minulém díle na toto téma jsme upozornili na nevědeckou kritiku ze strany jednoho universitního profesora (a dalších pedagogů). Dnes se podíváme trochu na psychologické souvislosti této kauzy.

28.1.2025 v 9:07 | Karma: 15,42 | Přečteno: 572x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Existuje v Česku svatá a mechanická inkvizice (proti nezávislému myšlení)? - 1.díl

Tak jsem změnil povolání a místo vydělávání peněz ve „finančnictví“ jsem se pustil do vědy a filosofie. To mě baví mnohem víc, i když je to zatím spíše investování, příjem minimální. Překvapilo mě ale, co vše se v české vědě děje.

21.1.2025 v 9:07 | Karma: 19,39 | Přečteno: 717x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Je vesmír konečný nebo nekonečný?

Ptá se fyzička Sabine Hossenfelder ve svém videu. A odpovídá často špatně, někdy správně. Netřeba se divit, protože na takové otázky fyzika nestačí. Copak fyzika zkoumá, jestli může nekonečno existovat? Nikoliv!

3.12.2024 v 15:09 | Karma: 21,07 | Přečteno: 1009x | Diskuse | Věda

Nejčtenější

Pekarová chválila Kingdom Come. Nemáte zásluhu, neparazitujte, sepsul ji autor

6. února 2025  16:55,  aktualizováno  7.2 8:43

Hra Kingdom Come Deliverance 2 od českého vývojáře Warhorse Studios je celosvětový prodejní hit....

Trump nevyhostí prince Harryho z USA. Je to chudák, má hroznou ženu, vysvětlil

8. února 2025  21:05

Britský princ Harry se podle serveru listu The New York Post nemusí obávat toho, že bude vyhoštěn...

Masakr ve švédské škole si vyžádal deset mrtvých. Zahynul i pachatel, říká policie

4. února 2025  14:08,  aktualizováno 

Zhruba 10 mrtvých si vyžádala úterní střelba v areálu vzdělávacího centra v Örebro ve středním...

Prospala osm měsíců. Když konečně otevřela oči, zmáčkl spoušť fotoaparátu

9. února 2025

Seriál Syndrom rezignace je tajemná diagnóza, kterou oficiálně uznávají jenom ve Švédsku. Patnáctiletá Eva...

Policie pátrá po identitě ženy oběšené na dětském hřišti, zveřejnila její fotku

11. února 2025  12:59

Policie pátrá po totožnosti ženy, která se na začátku letošního ledna oběsila na dětském hřišti v...

Češi čekají horší finanční situaci, nálada spotřebitelů mírně roste, říká průzkum

12. února 2025  9:45

Mírně nadpoloviční většina českých spotřebitelů očekává, že letos bude s penězi vycházet hůře než...

Na Sachalinu zachránili přes sto rybářů uvázlých na kře, nechtěli odejít bez úlovku

12. února 2025  9:40

Ruští záchranáři vyzvedli z ledové kry v Ochotském moři všech 139 rybářů, kteří tam uvázli,...

Poslanci mají jednat o poplatcích ČT. Můj cíl není dnes zdržovat, řekl Babiš

12. února 2025  5:50,  aktualizováno  9:30

Přímý přenos Poslanci se mají vrátit k diskusi o návrhu vlády na zvýšení poplatku České televizi a Českému...

Hoch plánoval vraždu spolubydlícího v ústavním zařízení, měl připravený nůž

12. února 2025  9:22

Šestnáctiletý chlapec z ústavního zařízení v Plzeňském kraji plánoval vraždu svého spolubydlícího....

  • Počet článků 322
  • Celková karma 15,61
  • Průměrná čtenost 3089x
Vystudoval chemii (SŠ), kybernetiku, řízení, ekonomii a teorii systémů (interdisciplinární studia - VŠ), je obecně uvažujícím člověkem někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze. Od září 2021 Ph.D. se zaměřením na filosofii fyziky a matematiky. Pracoval jako evropský expert pro "Future Technologies", 7 let pak v jedné z nejvyšších evropských pozic v počítačové bezpečnosti. Momentálně finanční expert na evropské úrovni. V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČR. Je členem světové vědecké Společnosti pro filosofii času. Absolvent Oxfordského kurzu Filosofie vědy. Více informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány.