E=mc2の「m」

質問

アインシュタインのE=mc2とあり、eがエネルギー、mが光速、cが質量
だったと思うんですが、

1.mの光速っていうのは、光の速度の事なんですか？
2.エネルギーを求めるには、単純に光速×質量×質量をすればいいんですか？

この2つをできるだけ分かりやすくお願いします。

回答No.6

chofucats · ベストアンサー

E=mc2　のｍ＝質量　Ｃ＝光の速度　ですので勘違いしないようにしてください。

これはアインシュタインが見つけた法則で、　eは物質の持つエネルギーを表します。
つまり、　物質はエネルギーに、エネルギーは物質に変換できる　と言う意味です。
これから　原爆製造のヒントが出たのです。
核分裂すると、物質が分裂時に少し質量を失います。この時　失われた質量に相当するエネルギー（熱など）が発生して大きな被害を出すのです。（爆風は熱膨張で引き起こされるのです）
ほんのわずかな質量でも　光の速度の二乗倍になるからです。それで大きな被害が出るのです。

エネルギーは他にも多くのものが有ります。エネルギーを求めるには、単純に質量ｘ光速ｘ光速
で表すことはできません。（何のエネルギーかという定義や説明が要ります。）
光速×質量×質量は式が誤り　質量ｘ光速ｘ光速　です。
質量ｘ光速ｘ光速＝その物質の質量が消滅しエネルギーに変換された時の物質の持つエネルギーです。という事を表しているのです。

その他に
運動エネルギー：車などが走っている時等の、その持つ運動のエネルギ。（衝突して車が壊れるのはこのためです。
位置エネルギ：ある高さでその物体が持つ　その高さでのエネルギー　（ビルの屋上から物を落とす時に地面に落ちますが、地面からの高さに対して　その物が持つ物エネルギー）
熱エネルギー：物体、物質が持っている温度に対して持つエネルギー（沸騰するヤカンのお湯が熱いのはこの熱エネルギーによります。）
この説明は　わかりやすくするためで、理論的にはもっと難しい表現になります。

物理、化学などでは、エネルギーを何のエネルギーか示す必要が有ります。

お礼

詳しい例までありがとうございました。わかってきました。

回答No.9

gyakutennzizou

すでに、皆さんが答えていますね。。

E=mc2　のｍ＝質量　Ｃ＝光の速度　ですので勘違いしないようにしてください。

（Ｅ＝エネルギー）　Ｅとは、エネルギー　

（　ｍ＝質量　）　　Ｍとは、物質。。マテリアル。。

（Ｃ＝光の速度）　Ｃとは、Celeritas 光、セレリタス、ラテン語のはやい、すばしこいからきています

。。つまり、物質Ｍ　は、Ｃ光の速度の２乗　することで、エネルギーに変換可能である。。。

。。と、言う事です。

ご理解頂けましたか？？

。。。。。。

ちなみに。。宇宙の始まりと終焉は、数式で示す事が出来ます。

宇宙時間方程式、又は、時間の正体の数式　　（Ｔ）＝（Ｍ±）±（Ｅ）

（時間Ｔ）＝（物質Ｍ±）±（エネルギーＥ）となります。。

では、今日は、この辺で。。

ごきげんよう。。

逆転地蔵

。

。

お礼

これで単位は間違えないですね。ありがとうございます。

回答No.8

有木 巨智麿（@kothimaro）

一般相対性理論では、物質はエネルギーにエネルギーは物質に変換されます。その変換は、E=MC^2と表されます。
しかし、どの様な仕組みにより、物質がエネルギーにエネルギーが物質に変換されるのでしょうか。また、その変換は何故E{エネルギー：単位Js(ジュール)}=MC^2{(物質の質量：単位kg)×(光速の2乗：単位ｍ^2・秒^2)}となるのでしょうか。

現在では、超ひも理論が最も有力視されています。
超ひも理論では、物質・光・物質を動かす4つの力(電磁力・重力・強い力・弱い力)は、全て1本の超ひもの振動として表されます。物質や光として振動する超ひもは物質や光と見え、振動が止まると真空と見えます。物質としての振動は、物質を動かす電磁力や重力としての振動に換わります。逆に、物質を動かす力としての電磁力や重力としての振動は、物質としての振動に換わります。つまり、物質はエネルギーにエネルギーは物質に換わります。

1本の超ひもの長さをプランク距離(Lp)と言います。物質や光としての振動は、一本の超ひも上を光速(Cｍ/秒)で伝わります。1本の超ひもの端から端まで振動が伝わる時間をプランク時間Spと言います。
プランク距離(Lp)=1.616199×10^－35ｍ、プランク時間(Sp)=5.39106×10^－44秒です。従って
光速C=Lp÷Sp= 1.616199×10^－35ｍ÷5.39106×10^－44秒=2.997925×10^8ｍ/秒となります。

物質として振動する2本の超ひもAとB(Mkg)を、プランク距離まで近づけます。その時、相手の超ひもを、毎プランク時間当たり2.997925×10^8ｍ/秒(光速)で加速することが、万有引力の取り得る最も大きな値です。その加速度=2.997925×10^8ｍ/秒* Sp=Cｍ/秒÷Sp= Cｍ/秒÷5.39106×10^－44秒=(1)(C/5.39106×10^－44)ｍ/s^2
です。この万有引力を持った１本の超ひもAは、重さとエネルギーの面で最大です。
そして、最大の質量を持つ１本の超ひもAは、同量の質量を持つ超ひもBを、加速度(1)で1Lp(プランク距離)移動させる量のエネルギーを持っています。

超ひもBをプランク距離動かすと、超ひもAのエネルギーは尽きます。しかし、Bから(1)の加速度の力でプランク距離動かされ、同量のエネルギーを受け取ります。この仕組みにより、一本の超ひものエネルギーは尽きて仕舞わないのです。

先ず、重力加速度を使って、1本の超ひものMAX質量を求めてみましょう。

重力による加速度g(m/s^2)は、天体の質量Mキログラムに比例し、天体からの距離Rメートルの2乗に反比例します。従って
(2)g(重力加速度)=G*M/R^2
と表されます。G=6.67384×10^－11(m^3kg^－1s^－2)です。この方程式は、1kgの物体Pから1ｍ離れた物体Qは、物体Pの重力により毎秒6.67384×10^－11ｍ/秒づつ加速されることを表しています。

g=加速度(1)、G=6.67384×10^－11(m^3kg^－1s^－2)、R= Lp(プランク距離)= 1.616199×10^－35ｍを、(2)の重力加速度の方程式に代入すると
(2)=(C/5.39106×10^－44)ｍ/s^2 ={6.67384×10^－11(m^3kg^－1s^－2)}×Mkg÷(1.616199×10^－35ｍ)^2
Mkg=(C/5.39106×10^－44)ｍ/s^2×(1.616199×10^－35ｍ)^2÷{6.67384×10^－11(m^3kg^－1s^－2)}
Mkg= 2.1765090×10^－8kg
です。
ちなみに、1eV=1.78266×10^－36kgなので
Mkg=1.2209333×10^19GeV
です。プランクエネルギーの公式値=1.220932×10^19GeVなので、
Mkg=プランクエネルギーであることが分かります。

このMkg= 2.1765090×10^－8kgと言う重さは、1本の超ひもが取り得るMAXの質量を表しています。質量がMAXとなった１本の超ひもは、(3)「2.1765090×10^－8kgの物質を、(C/5.39106×10^－44)ｍ/s^2の加速度を生じさせる力で、プランク距離 (Lp)= 1.616199×10^－35ｍ動かす」エネルギー量を持ちます。

では、そのエネルギー量は幾らでしょうか。
エネルギーは、Js(ジュール：単位kgm^2s^-2)で表されます。1Js=「1 ニュートンの力が力の方向に物体を 1 メートル動かすときの仕事」=1Nmです。また、1N(ニュートン)= 「1キログラムの質量をもつ物体に1メートル毎秒毎秒 (m/s2) の加速度を生じさせる力」です。
つまり、1 Jsは、1kgの物質を1m/s^2の加速度を生じさせる力で1ｍ動かした時の仕事量です。

では、(3)の仕事量は、何Js(ジュール)でしょうか。それをEJsとすると
EJs=1Js×Mkg×Cｍ/秒÷Sp×Lp=1Js×Mkg×Cｍ/秒×Lp /Sp=1Js×Mkg×Cｍ/秒×Cｍ/秒=MC^2Js
です。従って、E=MC^2が導かれます。

試しに、EJs=(2.1765090×10^－8kg)×(2.997925×10^8ｍ/秒)÷(5.39106×10^－44秒)×(1.616199×10^－35ｍ)=1.9561486×10^9Jsです。
公式値では、1kg=8.98755×10^16Jsなので、Mkg=2.1765090×10^－8kg=(2.1765090×10^－8)×(8.98755×10^16)Js=1.9561484×10^9Js
です。従って、質量に光速の2乗を掛けるとエネルギー量を求めることが出来るのです。

質問者さん、この様にmとは物質の質量で単位はkgです。Cが光速で単位はm/秒です。質量に光速の2乗を掛けると、その物質の持つエネルギー量(単位はジュール)を導くことが出来ます。

詳細は
http://www42.tok2.com/home/catbird/daisannbu.html
を参照下さい。

お礼

とても詳しくありがとうございます。
１つずつ解決していきたいとおもいます。

回答No.7

kamobedanjoh

他の方々のご回答にある通り、E=mc² のmは物質の質量（引力が作用する時は「重さ」とも言います）で、cは真空中の光の速度、この式の示す本質は次のようなものです。
物質はエネルギーを放出すれば質量を減少し、エネルギーを得て質量を増大させる。詰まり物質とエネルギーとは光の速度を定数として、互いに等価変換される・・・と言う意味です。
太陽は水素またはヘリウムの核融合反応で光のエネルギーを放散させています。その分、少し宛質量を失っています。原子炉ではウランの放射能を利用して核分裂のエネルギーを得ていますが、ウランは消費・減少して他の放射性元素（高濃度残留廃棄物）に変わります。
もっと身近な例を幾つか。
１．植物は太陽のエネルギーで光合成を行い、大木に成長します。大木も燃やして熱を得ると、燃え滓は灰になる一方で煙としてCO2を発生させますが、大木の質量は失われてしまいます。
２．灰を土中に戻して植栽すれば、また大木の生長を助けますが、それには太陽のエネルギーと空気中の酸素とCO2が必要です。灰は木材成長の一部に使われます。こうしてエネギーと物質は、姿形を変えながら互いに循環しています。
３．化石燃料は、数億年も掛けて太陽から供給されたエネルギーで成長した生物の屍骸の一部です。それを人間は僅か数百年でエネルギーに変えて、多くを消費してしまいました。その一方で大気中のCO2を増大させ、気候変動まで引き起こしています。
４．人間も動物も、他の生物をエサとして消費しながら、身体を成長させ、体力というエネルギーに転換させています。
その他の事例を考えてみて下さい。

お礼

詳しくありがとうございました。考えてみます。

回答No.5

noname#215107

c2は光速の二乗ということですが、定数なのであまり意味を持たないんですよ。

Ｅとｍは等価であるということを示しているに過ぎません。

お礼

そうなのですね。ありがとうございました。

回答No.4

tetsumyi

物理が良くわかっていないようですが、単位系を合わせることもお忘れなく。
余計なことですが、この計算式は原子核反応くらいしか使わないですが何に使うのかな？

お礼

単位気を付けます。使いはしませんがどういうことか気になったので
質問させていただきました。

回答No.3

noname#212313

>アインシュタインのE=mc2とあり、eがエネルギー、mが光速、cが質量だったと思うんですが、

　mが（静止）質量、cが光速度です。

>1.mの光速っていうのは、光の速度の事なんですか？

　cのことだとしまして、真空中（かつ無重力）の光速度です。

>2.エネルギーを求めるには、単純に光速×質量×質量をすればいいんですか？

　質量×光速度×光速度だとしまして、その通りです。質量エネルギーと呼ばれるものになります。普通は取り出す方法はありません（原子力などでは一部取り出せる）。

お礼

ありがとうございます。光速度は無重力状態でのものなんですね。

回答No.2

muyugusanjin

＞eがエネルギー、mが光速、cが質量
では無く、eがエネルギー、mが質量、cが光速です。

お礼

ご指摘ありがとうございました。

回答No.1

ok-camera

mは質量ですｃは光速です計算は質量×光速×光速です。

お礼

ご指摘ありがとうございます。