E=mc2 là công thức gì? Nguồn gốc & ứng dụng trong cuộc sống

E=mc2 là một trong những công thức nổi tiếng của thiên tài Einstein. Để tìm hiểu rõ hơn E=mc2 là gì? Công thức và cách tính của nó ra sao?

Sau đây, đội ngũ INVERT chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn biết E=mc2 là gì & công thức và cách sử dụng của nó ra sao một cách chi tiết, dễ hiểu thông qua bài viết sau.

I. E=mc2 là gì?

E=mc2 là công thức vật lý thể hiện mối tương quan giữa năng lượng và vật chất. Trong đó, khối lượng và năng lượng tỉ lệ thuận với nhau theo hằng số c, theo đó năng lượng có thể chuyển thành khối lượng và ngược lại.

Phương trình E = mc2 cho thấy năng lượng luôn luôn thể hiện bằng khối lượng, dù năng lượng đó ở dưới dạng nào đi chăng nữa.

Trong đó:

• E: Năng lượng.
• M: Khối lượng.
• c: vận tốc ánh sáng trong chân không

Công thức đơn giản E = mc2 đã thay đổi cách mà người ta nhìn nhận về năng lượng và từ đó dẫn tới hàng loạt những bước tiến quan trọng tạo ra những công nghệ hiện đại ngày nay.

Bên cạnh đó, theo công thức thì bất kì 1 vật chất nào tồn tại trong vũ trụ đều có 1 năng lượng được gọi là năng lượng nghỉ (E) tính bằng công thức “E=mc2”. Có ý nghĩa là tất cả những gì xung quanh chúng ta đều là tương đối.

II. Nguồn gốc của công thức E=mc2

Theo bài báo gốc được đăng vào năm 1095, công thức được cha đẻ Einstein viết dưới dạng là m=E/c2 chứ không phải đúng công thưc bây giờ E = mc2 (đọc là e bằng m nhân c bình phương).

Kể từ đây, E=mc2 đã trở thành công thức Vật Lý nổi tiếng nhất tạo nên tiền đề cho sự đột phá trong Khoa học công nghệ sau này.

Và người tạo ra công thức này chính là nhà thiên tài Einstein. Vào những năm đầu của TK XX, ông đã bắt đầu nghiên cứu về quan hệ giữa ánh sáng không gian và thời gian.

Trong quá trình nghiên cứu của mình, ông đã khám phá ra thuyết tương đối hẹp rồi đến thuyết tương đối rộng cũng được ra đời để mô tả mô tả về vũ trụ bản nguyên.

Bên cạnh đó, dưới góc độ toán học ông cũng nghiên cứu được tính đàn hồi của thời gian và không gian. Kết hợp cả hai nghiên cứu của mình, ông đã cho ra đời công thức m=E/c2 sau mới chuyển lại thành E=mc2.

III. Cách để hiểu công thức E=mc2

Bước 1: Đầu tiên, xác định các biến trong công thức

Trước tiên, bạn phải nắm được mỗi biến trong công thức đại diện cho cái gì. Trong công thức này, E là năng lượng của vật ở trạng thái tĩnh, m là khối lượng của vật và c là vận tốc ánh sáng trong môi trường chân không.

Trong đó, vận tốc ánh sáng c là 1 hằng số không đổi có giá trị xấp xỉ (3,00×10) mũ 8 m/s. Trong thuyết tương đối của Einstein, c² đóng vai trò là nhân tố biến đổi đơn vị thay vì là 1 hằng số.

Vì năng lượng được đo theo đơn vị Joule (J) hoặc kg m² s-², việc sử dụng c² là KQ của phép phân tích thứ nguyên nhằm đảm bảo mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng là 1 thứ nguyên.

Bước 2: Tiếp theo, hiểu năng lượng là gì

Năng lượng có thể tồn tại ở nhiều dạng (năng lượng nhiệt, điện, hóa học, hạt nhân,…) và có thể được trao đổi giữa 2 hệ (cho năng lượng và nhận năng lượng). Năng lượng không thể tự sinh ra hoặc mất đi mà chỉ có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác.

Ví dụ, than có nhiều năng lượng để chuyển thành nhiệt khi bị đốt cháy.

Bước 3: Sau đó là xác định khối lượng

Khối lượng của một vật được xác định là lượng vật chất chứa trong vật đó. Ngoài ra, một số định nghĩa khác về khối lượng như:

• Khối lượng không đổi: Khối lượng trong công thức E = mc2 là không đổi
• Khối lượng tương đối: Khối lượng phụ thuộc vào vận tốc của vật

Bên cạnh đó, khối lượng và trọng lượng là 2 khác niệm khác nhau:

• Trọng lượng chính là trọng lực của vật, thay đổi phụ thuộc vào trọng lực của môi trường và được đo bằng newton (N).
• Khối lượng là lượng vật chất cấu tạo nên vật, chỉ thay đổi khi vật bị biến đổi về mặt vật lý và được đo bằng kilogam (kg)

Cũng giống như năng lượng, khối lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Ví dụ, 1 cục nước đá có thể tan chảy thành dạng lỏng nhưng khối lượng của nó không đổi.

Bước 4: Cuối cùng nắm được khối lượng và năng lượng là 2 đại lượng tương đương

E=mc2 nêu lên sự tương đồng giữa khối lượng và năng lượng, đồng thời chỉ ra trong 1 khối lượng chất nhất định có bao nhiêu năng lượng. Và cho thấy rằng 1 vật có khối lượng nhỏ cũng chứa trong nó 1 lượng năng lượng rất lớn.

IV. Ứng dụng vào thực của công thức E=mc2

1. Giải thích nguồn gốc của các năng lượng sử dụng được

Hầu hết các năng lượng mà con người sử dụng hiện nay được sinh ra trong quá trình đốt cháy than đá và khí ga tự nhiên. Khi bị đốt cháy những nhiên liệu này, các electron hóa trị sẽ bị đứt gãy và giải phóng ra năng lượng. Nhờ vào đó mà con người có thể tận dụng nguồn năng lượng này cho đời sống.

Tuy nhiên cách lấy năng lượng này không mang lại hiệu quả cao còn gây ra ảnh hưởng khó lường về môi trường.

2. Gia tăng hiệu quả của quá trình chuyển hóa năng lượng

Công thức E=mc2 chỉ ra rằng hạt nhân của nguyên tử chứa nhiều năng lượng hơn so với các electron hóa trị của nguyên tử đó. Khi phá vỡ 1 nguyên tử lớn hơn rất nhiều so với năng lượng giải phóng trong quá trình làm đứt gãy liên kết electron thì năng lượng sẽ được giải phóng

Nguyên lý này cũng được áp dụng để tạo ra hạt nhân. Sự phân hạch (làm các nguyên tử tách nhau ra) sẽ được các lò hạt nhân tạo ra và con người sẽ thu lại năng lượng giải phóng từ sự phân hạch đó.

3. Nhờ E=mc2 mà những phát minh công nghệ trở thành sự thật

Công thức E=mc2 đã giúp tạo ra rất nhiều công nghệ mới thú vị, cần thiết trong cuộc sống như:

• Chụp cắt lớp positron (PET) sử dụng phóng xạ, để thấy được hình ảnh bên trong cơ thể.
• Phát triển được công nghệ truyền thông từ vệ tinh, xe thám hiểm tự động.
• Xác định tuổi cổ vật bằng đồng vị phóng xạ Carbon 14 dựa vào quá trình phân rã phóng xạ theo công thức E=mc2.
• Tạo ra được nguồn năng lượng sạch (năng lượng hạt nhân), sử dụng hiệu quả hơn so với các nguồn năng lượng truyền thống mà con người vẫn đang sử dụng.
• Giải thích hiện tượng tâm linh: Các nhà khoa học đã chứng minh, khi con người ta chết đi thì KL họ mất đi khoảng 31g. Khối lượng này đã chuyển thành năng lượng E=mc2 và được gọi là linh hồn. Vì một lý do nào đó, các photon này chuyển động cục bộ nên các linh hồn không đi xa như ánh sáng mà vẫn còn quanh quẩn, các năng lượng này tác động đến chúng ta qua giác quan làm chúng ta thấy “ma”.

VI. E=mc2 thả thính trong vật lý

Stt thả thính môn Toán học

Stt thả thính môn Tiếng Anh

Stt thả thính môn Hóa học

Stt thả thính bằng môn Sinh học

Trên đây là những lý giải cho câu hỏi E=mc2 là gì & công thức và ứng dụng của nó ra sao mà đội ngũ INVERT chúng tôi đã tổng hợp được. Mong rằng thông qua bài viết này các bạn hoàn toàn có thể biết được E=mc2 là gì & công thức và ứng dụng của nó. Nếu có gì thắc mắc bạn cũng có thể bình luận bên dưới, chúng tôi sẽ giải đáp cho bạn. Chúc các bạn thành công.