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E=mc^2

こんにちは。 E=mc^2という式について疑問があるのですが、 これは、単位だけ合っていて、Eをmc^2で定義する、 という意味なのですか? それとも、Eそのものが本当にmc^2という値になるのですか? よく考えてみると、 何か絶対的な速度s(m/s)をもってきて E=ms^2と定義してもいいのではないか、 という気がします。 単にアインシュタインが光をひいきしていた、 とも考えられるのでしょうか?? 物理学は専門ではないのですが、 よろしくお願いします。

みんなの回答

  • dahho
  • ベストアンサー率44% (68/153)
回答No.8

No.7さんの回答で正しいと思います。別の見方をするなら、 光速度cは便宜上、光速度と呼ばれていますが、理論的に言って、質量が0の粒子はすべて速度cで伝わります。光だけが特別なわけではありません。 歴史的には、アインシュタインは光速度が観測者の速度にかかわらず、誘電率と透磁率から決定できることから光速度が一定値であるとしました。 しかし、後日、整理された特殊相対論で考えれば、静止エネルギーと光が物理的に関係あるのではなくて、cは時間の単位と空間の単位を換算する単なるパラメータです。プランク定数や真空の誘電率と同じような物理の基本定数です。実際c=1とした単位系もよく使われます。 (大雑把に言って)cmと秒を用いた単位系では299792.458cm=1秒と換算できることになります。 (単位系の議論はややこしいのでこれ以上説明できる自信はありませんが…) つまり、歴史的にアインシュタインは光をひいきしていましたが、それはただ単に光子の質量がゼロで、質量ゼロの粒子の速度はc以外にならないという、物理的な制約の結果ということになります。

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  • solla
  • ベストアンサー率59% (45/76)
回答No.7

アインシュタインの特殊相対論では2つの基本的要請を置いています。 1.全ての慣性系で物理法則は同じになる。 2.全ての慣性系で光速度は同じになる。 ここで「慣性系」とは宇宙空間に対し等速度で動いている観測者と考えれば解り易いかもしれません。1は、ある人にとって正しい物理法則は、等速度で走る電車に乗っている人にとっても正しくなければならないし、地球上で正しい物理法則は火星でも正しくなければならないということを示しています。2はMichelsonとMorleyという人が実験的に確かめたことを、基本的な「原理」としたものです。 特殊相対論によれば物体の速度というのは絶対的なものではなく、観測者によって異なります。唯一観測者によって変わらないのが、2により光の速さなのです。その意味で > アインシュタインが光をひいきしていた というのは正しく、光速度 c には特別な意味があるのです。 また、物体の速度 v が観測者によって異なるということは、それまでの運動エネルギー (1/2)mv^2 も観測者によって異なる量になってしまいます。それは1の要請に反しますから、観測者によって変わらないエネルギー(正確には4元運動量の成分となりますが)を考えると、 E=c √(p^2 + m^2・c^2)  (p は物体の運動量) となり、静止している(p=0)物体でも E=mc^2 だけのエネルギーを持つことになります。これが後に実験的に質量とエネルギーの等価性として確認されることになります。

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  • shiara
  • ベストアンサー率33% (85/251)
回答No.6

 以下のように理解しております。  エネルギーEを持つ物質に力Fを加えたとき、aという加速度で動きだしたとすると、その質量はF/aと観測されますが、その値がまさしくE/c^2と等しい。つまり、慣性質量がE/c^2で与えられるのだと理解しています。  E=mc^2は定義ではなく、ローレンツ変換に基づき理論的に求められる式ですので、cの代わりにほかの速度を持ってくることはできません。また、光の速度以外に絶対的な速度は存在しません。

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  • bunbun04
  • ベストアンサー率13% (77/585)
回答No.5

>>何か絶対的な速度s(m/s)をもってきて >>E=ms^2と定義してもいいのではないか 一般的な運動エネルギーの求め方としてはその通りですが、アインシュタインのE=mc^2は物質が持つ最大のエネルギーとしての定義の意味もあると思いました。つまりは光よりも速い物はないと言う概念から物質は光の速さをもってして最大限のエネルギーを得ると言う意味で正しいのです。

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  • shkwta
  • ベストアンサー率52% (966/1825)
回答No.4

1個の物体だけでも複数の物体が含まれていてもいいですが、とにかく空間の一部を切り取ります(袋をガバッとかぶせて閉じる、というイメージで結構です)。 考えるために切り取った空間の一部を「系」といいます。 系の全体の質量を測ったところ、mであったとします。すると、系の中に含まれているエネルギーの総和はE = m c^2 になりますよ、というのがこの式の意味です。 系からΔEだけのエネルギーが外に出て行くと、Δm = ΔE/(c^2) だけ系の質量が減ります。外から系にΔEだけのエネルギーが流入した場合はΔm = ΔE/(c^2) だけ系の質量が増えます。 身近なのでいうと、化学の初歩で原子量というのを習いますが、あれがどうして陽子や中性子の数ときちんとした関係にならないのか疑問に思わなかったでしょうか。陽子と中性子の結合エネルギーは非常に大きく、その結合エネルギーの大小が原子の質量に現れるため、単純な関係にならないというわけです。 通常の熱の出入りのようなエネルギー変化では、小さすぎて質量の変化が観測できません。

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  • kigurumi
  • ベストアンサー率35% (988/2761)
回答No.3

物理いつも赤点組みだったので、質問そのものを理解してないかもしれませんが、 たしかアインシュタインは光の速度を不変の絶対速度だとしていたと思います。

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  • BLUEPIXY
  • ベストアンサー率50% (3003/5914)
回答No.2

この場合のC は、単なる比例の記号ではなくて、 この空間と時間とを定性的に表す定数なんです。

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  • dara002
  • ベストアンサー率33% (20/59)
回答No.1

わかりやすい考え方としては 「Eそのものが本当にmc^2という値になるのです」 でOKです 例としてあげると 核分裂反応で質量mが減少した時に放出するエネルギーEとすると E=mc^2 ということです 何か絶対的な速度s(m/s)をもってきて E=ms^2と定義してもいいのではないか? に対しては sに当たる速度が光速cであるということです かなり大雑把に書いてるので正確には間違っているところがあります 専門家のきちんとした説明を参考にしてください

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