نُشرت ورقة ألبرت أينشتاين التي تؤدي إلى معادلة معادلة الكتلة والطاقة ، E = mc² ، في مجلة Annalen der Physik.
في الفيزياء ، تكافؤ الطاقة الجماعية هو العلاقة بين الكتلة والطاقة في إطار راحة النظام ، حيث تختلف القيمتان فقط من خلال الثابت ووحدات القياس. هذا المبدأ موصوف في صيغة الفيزيائي الشهير ألبرت أينشتاين:
ه
=
م
ج
2
{\ displaystyle E = mc ^ {2}}
تُعرِّف الصيغة الطاقة E لجسيم في إطار سكونه على أنها حاصل ضرب الكتلة (م) مع مربع سرعة الضوء (ج 2). نظرًا لأن سرعة الضوء هي عدد كبير في الوحدات اليومية (حوالي 300000 كم / ثانية أو 186000 ميل / ثانية) ، فإن الصيغة تشير إلى أن كمية صغيرة من "كتلة السكون" ، التي تُقاس عندما يكون النظام في حالة راحة ، تتوافق مع عدد هائل كمية الطاقة المستقلة عن تكوين المادة.
كتلة الراحة ، وتسمى أيضًا الكتلة الثابتة ، هي خاصية فيزيائية أساسية مستقلة عن الزخم ، حتى عند السرعات القصوى التي تقترب من سرعة الضوء. قيمته هي نفسها في جميع الأطر المرجعية بالقصور الذاتي. الجسيمات عديمة الكتلة مثل الفوتونات لها كتلة ثابتة صفرية ، لكن الجسيمات عديمة الكتلة لها زخم وطاقة.
يشير مبدأ التكافؤ إلى أنه عند فقدان الطاقة في التفاعلات الكيميائية والتفاعلات النووية وتحولات الطاقة الأخرى ، سيفقد النظام أيضًا كمية مماثلة من الكتلة. يمكن إطلاق الطاقة والكتلة في البيئة كطاقة مشعة ، مثل الضوء ، أو كطاقة حرارية. هذا المبدأ أساسي للعديد من مجالات الفيزياء ، بما في ذلك الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات.
نشأ التكافؤ الشامل للطاقة من النسبية الخاصة كمفارقة وصفها العالم الموسوعي الفرنسي هنري بوينكار (18541912). كان أينشتاين أول من اقترح تكافؤ الكتلة والطاقة كمبدأ عام ونتيجة لتماثلات المكان والزمان. ظهر المبدأ لأول مرة في "هل يتوقف قصور الجسم على محتواه من الطاقة؟" ، إحدى أوراقه السنوية الرائعة ، التي نُشرت في 21 نوفمبر 1905. كانت الصيغة وعلاقتها بالزخم ، كما وصفتها علاقة حتمية الطاقة ، طوَّر لاحقًا فيزيائيون آخرون.
ألبرت أينشتاين (EYEN-Styne ؛ بالألمانية: [albɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn] (استمع) ؛ 14 مارس 1879 - 18 أبريل 1955) كان فيزيائيًا ألمانيًا المولد ، معروفًا على نطاق واسع بأنه أحد أعظم علماء الفيزياء في كل العصور. اشتهر أينشتاين بتطوير نظرية النسبية ، لكنه قدم أيضًا مساهمات مهمة في تطوير نظرية ميكانيكا الكم. تعتبر النسبية وميكانيكا الكم معًا ركيزتين أساسيتين للفيزياء الحديثة. معادلة معادلة الكتلة والطاقة الخاصة به E = mc2 ، والتي نشأت من نظرية النسبية ، أطلق عليها اسم "المعادلة الأكثر شهرة في العالم". يُعرف عمله أيضًا بتأثيره على فلسفة العلم. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921 "لخدماته في الفيزياء النظرية ، وخاصة لاكتشافه قانون التأثير الكهروضوئي" ، وهي خطوة محورية في تطوير نظرية الكم. أدت إنجازاته الفكرية وأصالته إلى أن أصبح "أينشتاين" مرادفًا لـ "العبقري". في عام 1905 ، وهو عام يوصف أحيانًا بأنه "عامه المعجزة" ، نشر أينشتاين أربع أوراق بحثية رائدة. أوجز هؤلاء نظرية التأثير الكهروضوئي ، وشرحوا الحركة البراونية ، وأدخلوا النسبية الخاصة ، وأظهروا تكافؤ الكتلة والطاقة. اعتقد أينشتاين أنه لم يعد من الممكن التوفيق بين قوانين الميكانيكا الكلاسيكية وقوانين المجال الكهرومغناطيسي ، مما دفعه إلى تطوير نظريته الخاصة في النسبية. ثم قام بتوسيع النظرية لتشمل مجالات الجاذبية. نشر ورقة عن النسبية العامة في عام 1916 ، حيث قدم نظريته في الجاذبية. في عام 1917 ، طبق النظرية العامة للنسبية لنمذجة بنية الكون. واصل التعامل مع مشاكل الميكانيكا الإحصائية ونظرية الكم ، مما أدى إلى تفسيراته لنظرية الجسيمات وحركة الجزيئات. كما درس الخصائص الحرارية للضوء ونظرية الكم للإشعاع ، والتي أرست أساس نظرية الفوتون للضوء.
ومع ذلك ، في معظم الجزء الأخير من حياته المهنية ، عمل على محاولتين فاشلتين في النهاية. أولاً ، على الرغم من مساهماته العظيمة في ميكانيكا الكم ، فقد عارض ما تطورت إليه ، معترضًا على أن الطبيعة "لا تلعب دور النرد". ثانيًا ، حاول ابتكار نظرية مجال موحد من خلال تعميم نظريته الهندسية في الجاذبية لتشمل الكهرومغناطيسية. نتيجة لذلك ، أصبح معزولًا بشكل متزايد عن التيار الرئيسي للفيزياء الحديثة.
وُلد أينشتاين في الإمبراطورية الألمانية ، لكنه انتقل إلى سويسرا عام 1895 ، متخليًا عن جنسيته الألمانية (كموضوع لمملكة فورتمبيرغ) في العام التالي. في عام 1897 ، في سن 17 ، التحق ببرنامج دبلوم تدريس الرياضيات والفيزياء في المدرسة الفيدرالية السويسرية للفنون التطبيقية في زيورخ ، وتخرج عام 1900. وفي عام 1901 ، حصل على الجنسية السويسرية ، واحتفظ بها لبقية حياته ، وفي عام 1903 حصل على منصب دائم في مكتب براءات الاختراع السويسري في برن. في عام 1905 حصل على درجة الدكتوراه من جامعة زيورخ. في عام 1914 ، انتقل أينشتاين إلى برلين من أجل الانضمام إلى الأكاديمية البروسية للعلوم وجامعة هومبولت في برلين. في عام 1917 ، أصبح أينشتاين مديرًا لمعهد القيصر فيلهلم للفيزياء. كما أصبح مواطنًا ألمانيًا مرة أخرى ، هذه المرة بروسيًا.
في عام 1933 ، بينما كان أينشتاين يزور الولايات المتحدة ، وصل أدولف هتلر إلى السلطة في ألمانيا. آينشتاين ، من أصل يهودي ، اعترض على سياسات الحكومة النازية المنتخبة حديثًا. استقر في الولايات المتحدة وأصبح مواطنًا أمريكيًا في عام 1940. عشية الحرب العالمية الثانية ، أيد خطابًا إلى الرئيس فرانكلين دي روزفلت ينبهه إلى برنامج الأسلحة النووية الألماني المحتمل ويوصي بأن تبدأ الولايات المتحدة أبحاثًا مماثلة. أيد أينشتاين الحلفاء لكنه شجب بشكل عام فكرة الأسلحة النووية.