さて、いよいよ有名なE=mc²が登場します。
この式の意味を考える、番組での思考実験がまたまた面白い。
10万km/sで進むロケットがあるとします。
このロケットにエネルギーを加えて加速させて、例えば20万km/sになったとしましょう。
では、どんどんエネルギーを加えていくと速度が無限大に増えるのか、というとそうではないですね。
なぜなら、光の速度(約30万km/s)が、アッパーになるので、いくらエネルギーを加えてもこの速度は越えられないからです。
エネルギーをどんどん加えているにも関わらず、加速しにくくなっている。
では、加えたエネルギーはどうなったのか。
E=mc² で
光の速さが上限だとするならば、エネルギーは質量になったと考えざるを得なくなります。
これは「エネルギーと質量は等価」ということ、つまり「質量はエネルギーに変換できる」ということです。
めっちゃおもろい! めっちゃおもろい! めっちゃおもろい!
ここから「核分裂」と「核融合」の話が展開されます。
ウラン235の原子核に中性子をぶつけると、原子核が、2つの軽い核に分裂し、同時に2~3個の中性子が放出されます。
ウラン → バリウム + クリプトン + 中性子
左右で重さを測ってみると、
ウラン > バリウム + クリプトン + 中性子
分裂後の質量が減っているのです。
減った質量はどうなったのか、質量とエネルギーが等価であることを踏まえれば、その分のエネルギーが放出されることになります。
核融合はどうでしょう。
太陽では、水素同士がぶつかってヘリウムに変わる核融合反応が起こっています。
水素原子4個(陽子4個)→ ヘリウム原子1個(陽子2個、中性子2個)
核融合の過程で質量が減り、エネルギーが放出されるのです。
太陽から莫大なエネルギーが放出されている説明です。
これらは「質量とエネルギーが等価」ということから導き出される結果です。
そして、その前提は、「光の速さが約30万km/sで一定」という第2回放送のテーマです。