Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Η «χώρα της ΜΑΖΑΣ

και η «χώρα» της ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Η εξίσωση Ε = mc² μέσα από την απρόσμενη απλότητά της ταιριάζει απόλυτα στην καθαρή ιδέα ενός κλειδιού, του γυμνού ίσιου και από ένα και μόνο μέταλλο κλειδιού που με μια μαγευτική ευχέρεια ανοίγει την πόρτα την οποία αγωνιζόμασταν μανιωδώς να ανοίξουμε εδώ και αιώνες. Ρολάν Μπαρτ, ο εγκέφαλος του Αϊνστάιν.

Στα τέλη του 19^ου αιώνα οι φυσικοί θεωρούσαν τη ΜΑΖΑ και την ΕΝΕΡΓΕΙΑ σαν δύο ξεχωριστές «πόλεις», καθεμία τους να είναι κλεισμένη μέσα σε ένα «θόλο».

Η μια, η ΜΑΖΑ είχε άστρα, λουλούδια, πετρώματα, θάλασσες, κατσαβίδια, κοτσύφια, οξέα, βάσεις, κορίτσια και άλατα.

Η άλλη, η ΕΝΕΡΓΕΙΑ, περιείχε φωτεινά σήματα, αόρατες ακτίνες, ζεστασιά, δύναμη κρυμμένη μέσα στις χημικές αντιδράσεις, εκρήξεις ηφαιστείων, φωτιές και κυρίως δυνατότητα για κίνηση.

Καθεμιά από τις δύο πόλεις μπορούσε να εγγυηθεί πως οτιδήποτε και να συνέβαινε η ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΤΗΣ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΘΑ ΠΑΡΕΜΕΝΕ ΑΝΑΛΛΟΙΩΤΗ, ακόμα κι αν οι μορφές που θα έπαιρναν τα ποικίλα γεγονότα ήταν εντελώς διαφορετικές. Αν κάποιος επιχειρούσε να εξαφανίσει μια ποσότητα μάζας, βάζοντας λόγου χάρη φωτιά, μια ίση ποσότητα μάζας θα έκανε την εμφάνισή της. Κάτι απολύτως παρόμοιο συνέβαινε και με την ενέργεια. Κάθε τζάουλ που πέθαινε προκαλούσε τη γέννηση ενός - ακριβώς ενός – τζάουλ με άλλη ίσως ενεργειακή μορφή. Η Διατήρηση της ΜΑΖΑΣ και η Διατήρηση της ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ έλεγαν οι φυσικοί. Και όχι μόνο αυτό. Η θρησκευτικού χαρακτήρα αυτή πίστη στους δύο νόμους Διατήρησης ήταν ένα από τα θεμέλια πάνω στα οποία είχαν οικοδομηθεί η Φυσική και η Χημεία.

ΟΛΟΙ ανεξαιρέτως οι φυσικοί των αρχών του 20^ου αιώνα πίστευαν ότι τίποτε δεν συνέδεε τη «χώρα» της ΜΑΖΑΣ με τη «χώρα» της ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Ήταν βέβαιοι ότι δεν υπήρχε κανενός είδους σήραγγα ανάμεσά τους. Αυτό διδάσκονταν οι μαθητές και οι πανεπιστημιακοί φοιτητές της δεκαετίας του 1890. Αυτό διδάχθηκε και ο Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Αυτό όμως που ανακάλυψε λίγα χρόνια αργότερα ήταν ότι οι δύο «πόλεις» δεν ήταν κλειστές. Υπήρχε ένα λαγούμι που τις συνέδεε. Και ο δρόμος που τον οδήγησε εκεί ήταν μονοπάτι επιστημονικής φαντασίας. Δεν έφθασε δηλαδή εκεί ζυγίζοντας και μετρώντας ποσότητες ενέργειας. Ξεκίνησε εξετάζοντας την ταχύτητα του φωτός.

Η Εξίσωση Ε = mc² στην οποία κατέληξε μας λέει πώς να υπολογίσουμε την ενέργεια που κρύβεται μέσα σε κάθε αντικείμενο του Σύμπαντος. Και δεν μας λέει τίποτε για το «τι θα είναι αυτό το αντικείμενο» . Υπό κατάλληλες συνθήκες οποιαδήποτε αντικείμενο - ένας κύβος ζάχαρης, μια σελίδα βιβλίου ένα άδειο φλιτζάνι, ένα κομμάτι ουράνιο, ο αέρας μέσα σε ένα δωμάτιο - μπορεί να μετατρέψει τη μάζα του σε ενέργεια και σε κάθε περίπτωση για να έχουμε την απάντηση στο «πόση ενέργεια;» πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τη μάζα του αντικειμένου με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός. Από τη μάζα ενός μήλου 200 γραμμαρίων παίρνουμε ενέργεια 1,8. 10¹⁶ τζάουλ, ίση με 5 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες. Είναι η ενέργεια που μπορεί να δώσει μια θερμοηλεκτρική εγκατάσταση 5000 μεγαβάτ επί 20 ημέρες.

Οι φυσικοί και οι μηχανολόγοι του 19^ου αιώνα νόμιζαν ότι είχαν βρει όλες τις πιθανές πηγές ενέργειας. Τη χημική ενέργεια των τροφών και των καυσίμων, τη θερμική ενέργεια, την κινητική ενέργεια του νερού και του ανέμου , την ηλεκτρική ενέργεια.

Η πρόταση του Αϊνστάιν ήταν εξωφρενική. «Υπάρχει ενέργεια πολύ περισσότερη από αυτή που έχετε φανταστεί. Και δεν βρίσκεται τόσο μακριά σας καθόλου μακριά από σας».

Η εξίσωση Ε = mc² ήταν κάτι σαν ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΟ που έδειχνε προς τα «εκεί». Και το «εκεί»είναι ακριβώς μπροστά στα μάτια μας. Η ενέργεια είναι κρυμμένη μέσα σε οποιοδήποτε αντικείμενο.

Η εξίσωση Ε = mc² .

Μολονοτι δεν κάνει την εμφάνισή της στο άρθρο Zur Elektrodynamik bewegter Körper, για τη Θεωρία της Σχετικότητας ωστόσο υπονοείται.

Η εξίσωση παρουσιάζεται σε ένα άλλο δικό του άρθρο που δημοσίευσε την ίδια χρονιά το ANNALEN DER PHYSIK με τίτλο

Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energienhalt abhänging?

Η αδράνεια ενός σώματος εξαρτάται από το ενεργειακό του περιεχόμενο;

Στο συγκεκριμένο άρθρο ο Αϊνστάιν φαντάζεται ένα ραδιενεργό άτομο της ύλης να διασπάται εκπέμποντας ακτινοβολία γ. Εφαρμόζοντας την αρχή ότι η ενέργεια και η ορμή πρέπει να διατηρούνται και κάνοντας εντυπωσιακή εφαρμογή των μετασχηματισμών Lorentz υποστήριξε ότι το άτομο που έμεινε μετά τη διάσπαση θα έπρεπε να έχει μικρότερη μάζα από το αρχικό. Επιπλέον η ποσότητα μάζας που χανόταν ήταν ακριβώς ίση με την ποσότητα ενέργειας που εκπεμπόταν ως ακτινοβολία διαιρεμένη με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός. Γενικότερα όπως γράφει ο ίδιος

«Αν ένα σώμα αποδίδει ενέργεια E με μορφή ακτινοβολίας η μάζα του ελαττώνεται κατά Ε/c² ».

Το αναλλοίωτο της ταχύτητας του φωτός οδηγεί

· στη διαστολή του χρόνου και στη συστολή του μήκους

κι αυτό με τη σειρά του στο συμπέρασμα ότι

· η αύξηση της ταχύτητας κάθε αντικειμένου να συνοδεύεται

από την αύξηση της μάζας του, την αύξηση με άλλα λόγια της δυσφορίας του στις αλλαγές.

Τι σημαίνει αυτό ;

ότι η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΟΥ ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΕΤΑΙ ΣΕ ΕΝΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΜΑΖΑΣ ΤΟΥ.

Θα μπορούσε όμως να ισχύει και το αντίστροφο: ΥΠΟ ΚΑΤΑΛΛΗΛΕΣ ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΘΑ ΜΠΟΡΟΥΣΕ ΝΑ ΕΚΒΑΛΛΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΩΝΤΑΣ ΤΗΝ ΑΠΟ ΤΗ ΔΙΚΗ ΤΟΥ ΜΑΖΑ.

Οι φαινομενικά διαφορετικές επικράτειες της αδράνειας- μάζας και της ενέργειας θα μπορούσαν να συνδέονται. Και μέσα από τις εξισώσεις φάνηκε καθαρά ότι «γέφυρα» ήταν τελικά το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός

Για όλα τα αδρανειακά συστήματα:

Οι φυσικοί νόμοι είναι αναλλοίωτοι

Η ταχύτητα του φωτός έχει την ίδια τιμή

Όταν αυξάνεται η ταχύτητα:

Ο χρόνος διαστέλλεται.

Η μάζα αυξάνεται

Όταν σε ένα σώμα μεταβιβάζεται ενέργεια

αυξάνεται η μάζα του.

Όταν ένα σώμα μεταβιβάζει ενέργεια

ελαττώνεται η μάζα του

Είναι σχετικά εύκολο να καταλάβει κανείς ότι το Ε μπορεί να παριστάνει την ενέργεια που ακτινοβολήθηκε από τον ήλιο όταν m είναι η ηλιακή μάζα που χάθηκε με κατά τις πυρηνικές αντιδράσεις που τον κάνουν να λάμπει.

Μπορεί επίσης να συλλάβει ότι εάν Ε είναι η ενέργεια που απελευθερώθηκε κατά την έκρηξη μιας πυρηνικής βόμβας το m θα παριστάνει το κατά πόσον ελαττώθηκε η μάζα του ουρανίου κατά την πυρηνική σχάση.