E=mc²、エネルギーは質量は比例？電子数に比例？

質問

米１キロ、魚１キロ、肉１キロ、日常生活では物質そのものにエネルギーが含まれている印象です。でも絶対零度では米も魚も肉もエネルギーゼロですよね。

物質そのものにエネルギーが含まれているのではなく、太陽から電磁波を受け取って電子が動いている訳ですよね。エネルギーは質量に正比例ではなく、電子数にほぼ正比例？

自分でも理解していない質問を失礼しております。

回答No.4

Tacochin · ベストアンサー

回答No.3の続きです。
一部訂正します。

>>エネルギーは電子数に比例？

「電子数の多い方が少ないよりも電気エネルギーは確かに大きくなります。
ただし、E = MC²には直接関係はない事象です。」

の「E = MC²には直接関係はない事象です。」は違っていました。

電子にも質量があるため、多くなれば、E = MC²におけるMが大きくなります。また、電子も運動しますので、運動エネルギーを持っています。

ですので、E = MC²には直接関係はないということではないですね。

失礼いたしました。

補足）
核反応（核分裂・核融合）における質量欠損
核反応（核分裂・核融合）で起きる別元素への再編において、核力（結合力）が質量欠損の正体ですが、そのエネルギー（質量欠損分）の中に、電磁波（放射線）の放出も含まれています。

中々、言葉で表すのは難しいですね
（・_・;)

かと言って、難しい数式を用いるのも、分かり難いですし．．．

「物理は頭でイメージできることが大切」だろうと感じております。

回答No.3

Tacochin

>>絶対零度では米も魚も肉もエネルギーゼロですよね。

・絶対零度について
「絶対零度」というのは、熱エネルギーが極めて低い状態のことであり、他のエネルギー（運動や位置）がないということではありません。

--- 「絶対零度」についてwikipediaより一部引用 ---
ただし量子力学では、不確定性原理のため、原子の振動が止まることはなく、エネルギーが最低の状態でも零点振動をしている。
-------------------------------------------------
ということでありますので、厳密には「絶対零度」が熱エネルギーゼロだとは言い切れないかも知れません。そのため「熱エネルギーが極めて低い状態」という表現をさせていただきました。

・質量があるので、エネルギーゼロではありません。
質量は見方や立場を変えると、エネルギーとして観測できます。地球の重力場で位置エネルギーを持っています。地球上で静止していても、宇宙上の速度の異なる別の慣性系から観測すると、相対運動しているので運動エネルギーを持っている場面もあります。
※見方や立場．．．相対運動している別の慣性系とか重力場での位置など

>>エネルギーは質量は比例？

◆エネルギーは質量に比例することはあります。

例1）
質量の大きい方が衝突したときに破壊力があります。

例2）
大きい天体の方が重力が大きくなります。

◆エネルギーは加速でも上昇（比例）します。
E = MC²は、物体が止まっているときだけです。
動いているときには
E² = M²C⁴ ＋ P²C²
という式が成り立ちます。
Pは、その物体の運動量（≒質量×速さ）です。
静止しているときはP = 0なのでP²C² = 0となり、
E = MC²が成立するということです。

したがって、物体を加速させる（運動量Pを大きくする）には、それ相当のエネルギーが必要になるということになります。

参考サイト：
相対論の意味：E=MC^2について
http://easy-science.com/emc2%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6/

>>エネルギーは電子数に比例？

電子数の多い方が少ないよりも電気エネルギーは確かに大きくなります。
ただし、E = MC²には直接関係はない事象です。

>>物質そのものにエネルギーが含まれているのではなく

そうですね。例えば、質量（重力）は、時空の歪が正体でした。同じように位置エネルギーや運動エネルギー（加速系）も時空の歪で表現できます。
電磁エネルギーも、時空の歪で表現できるのかは解明されていませんが、量子的に特殊な状態であることを示す理論が、提唱されてきています（超ひも理論など）。

>>太陽から電磁波を受け取って電子が動いている訳ですよね。

地球周辺では確かに電子は太陽から電磁波を受け取って動きます。

回答No.2

maskoto

絶対零度では米も魚も肉もエネルギーゼロですよね。

→エネルギーには色々な形態があります
運動エネルギー
電気エネルギー
熱エネルギー
化学エネルギー
などなど

絶対0度とは、このうちの熱エネルギーが0と言う事であり
その他のエネルギーが0と決めるものではありません
例えば、絶対0度でも、肉が移動してるなら運動エネルギーは保有しているのです

物質そのものにエネルギーが含まれているのではなく、太陽から電磁波を受け取って電子が動いている訳ですよね。エネルギーは質量に正比例ではなく、電子数にほぼ正比例

→E＝mc²…①
この式には、電子数という要素は現れていません
従って、電子数という要素と無関係に
エネルギーは質量に比例するとしか言っていないのです
これは、遥か遥かの昔、宇宙が誕生する前後のころ、物質が存在意義せずエネルギーのみが存在していた時代に
エネルギーが集約されて(①に従って)物質が誕生したと言う事を表しているとの事で、
物質の大元はエネルギーだ
と言い表していることになるようです
つまり、物質の根本はエネルギーそのもの
と言える事になると思います

回答No.1

nagata2017

E=mc²というのは　物質が全てエネルギーに変換する場合の公式です。
全てがエネルギーに変換するとは　どういうことかというと
最終的に　物質は消えてなくなるということです。
水素と酸素が燃えて水になるというようなことではなく　物質全てです。
質量がエネルギーに変換してしまう場合のことを言っているのです。
とは言っても　実際に物質を全てエネルギーに変換することはまだできていません。理論だけです。