E=MC^2の意味することがよくわからないのですが?これは質量のある物質や粒子(素粒子含む)はエネルギーをもっている?エネルギーがある?ってことでいいのですか?
また、元素の起源を考えたときに、元素は何者かわからない素粒子(クォークなど)で出来ていることはいいのですが、宇宙時間T=0のときは、どうなってたのですか?素粒子はどうして出来たのですか?どのようにして存在していたのですか?

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A 回答 (6件)

エネルギー保存の法則というものがあります。

運動している物体とか、高いところにある物体、
さらに熱や電気などにエネルギーがあり、「仕事」をすることができます。エネルギーは様々に
形を変えますけれど、決して無くなってしまったり、あるいは何も無いところから発生したり
するものではありません。これとは別に、質量保存の法則というものがあります。様々な化学
変化等で物質は形状を変えますけれど、これも無くなったり、無から生じたりするものでは
ありません。この二つの法則は、どんな場合にも成立する絶対的な真理であるかのように考え
られていましたけれど、前世紀初め、二つの理論によって、それらが成立しなくなる場合が
あることが示されました。

一つは、ご質問のE=MC^2という式を含む、アインシュタインの特殊相対性理論です。
エネルギーと質量は独立に存在するものではなく、C^2という換算率によって相互に形を
変えることが示されました。質量が消滅すると、莫大なエネルギーが発生します。逆に莫大な
エネルギーを集中させることにより、質量(粒子)を作り出すこともできます。

もう一つの理論というのは、ハイゼンベルクの不確定性原理と呼ばれるものです。極微の世界
では、位置と運動量を同時に確定させることができないという理論ですが、この原理から、
エネルギーと時間との間にも同様の不確定さがあることが導かれます。極めて短い時間ならば、
エネルギー保存の法則にも関わらず、何も無いところからエネルギーが発生することができ
ます。アインシュタインの理論に示される通り、エネルギーは質量になりますから、極めて
短時間であれば、何も無かったところに突然質量を持った粒子が出現してもよいのです。
(原子核がばらばらにならずにまとまっているのは、そのようなしくみで出現した粒子の働き
によります。ちなみに、このことを理論的に示したのが故湯川秀樹博士です。)
極微の世界のこのような現象を量子論的ゆらぎといいます。

宇宙はこの量子論的ゆらぎによって誕生したと考えると、物理的な例外状態を仮定することなく
無理なく説明ができることがホーキングによって示されました。宇宙はその後急激に膨張して
現在の宇宙のもとができたと考えられています。素粒子もその過程でできたのでしょうが、
何しろ時間も空間もごちゃまぜになったような世界での出来事ですから、簡単に理解できる
しろものではありません。(私が理解できないだけかもしれないですけど。)
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ゼンマイ式の腕時計をお持ちですか?


この時計のねじを巻いて御覧なさい、その時計は前より、重くなったでしょう?
もしも、mugisakenomiさんのようにc=1でしたら、このような会話が交わされるかも知れません。ねじを巻かれた時計の質量は増加しているはずです。

このように、光速が現実より遅いと仮定した面白い「物理の啓蒙書」がありますので紹介しておきます。ガモフ全集です。

http://www.cam.hi-ho.ne.jp/shi-ho-do/set12447.htm

参考URL:http://www.cam.hi-ho.ne.jp/shi-ho-do/set12447.htm
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e=mc^2 について、


なぜこんなところに真空中の光速が出てくるんだ?という疑問がありますよね。

しかし、時間の単位として1秒、距離の単位として1光秒(=約30万km)を用いる単位系であれば、c=1(光秒/秒)ですから、
e=m
となります。

まさしく、質量 イコール エネルギー、エネルギー イコール 質量。

したがって、エネルギーの発生や吸収はすべて質量の変化を伴います。何も原子核反応だけでなく、ガソリンを燃やした場合にも天秤では測れないほどわずかな質量の減少があるのです。
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nikorinさんのおっしゃるとおりだと思います。

質量をエネルギーに変換する例として身近(でもないですが)なものとして核融合や核分裂があります。詳しいことはよく知りませんが、たとえば核融合の場合、質量1+1=2にならないで1.**になって、減った分は何かというとエネルギーに変換されたということです。
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 宇宙の最初の瞬間に素粒子がどう振る舞っていたかは、誰にも知ることができません。


 なぜなら現在の理論では、宇宙の最初の瞬間に、「たった1点に集約された、無限大の密度を持つ点」が遭ったと考えざるをえないからです。
 この理論が間違ってるであろうことは容易に想像がつくのですが、他に考えようがないのです。
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E=mc^2は物質とエネルギーは等価であるということを表しています。


物質そのものをエネルギーに変換できるし、その逆もまた可能であることを示しています。
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よろしくお願いいたします!

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グディングス・リナ / 大都市を電車は行く
ソライロネオン / 中央線
たむらぱん / ちゃりんこ
ハナレグミ / 家族の風景
Bahashishi / Story…
清竜人 / Morning Sun
このあたりはちょっと方向性が違いますかね?

それから、インストですが、
SPECIAL OTHERS / Laurentech
mudy on the 昨晩 / パウゼ

あとは、風味堂とか

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詳しくは「群速度」で検索してみてください。

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原子力発電の技術には相対性理論に基づいていると聞きました これはいったいどういうことでしょうか?
相対性理論が無ければ原子力の利用は無かったのでしょうか?

相対性理論によって原子力が可能になったのでしょうか?
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 そうです。相対性理論が無ければ原子力の利用は無かったのです。
 私が勉強したのでは、原子核が分解する事を始めて説明付けしたのは、女性物理学者マイトナー女史しです。
 どうしてノーベル賞を上げなかったのか、私はあげて欲しかったです。

 それは、化学者ハーンが実験で抽出した物質が、あまりにも変わりすぎていたので、説明に悩んでいました。これを見たマイトナー女史は、以前アインシュタインからE=MCxCの計算の仕方を教わっていたことから、この計算式で、陽子(プロトン)の重さの半分が200M[eV]のエネルギーに変身した事を計算して、Uが核分裂してできた物質である事を証明し、当時物理学者の誰もが原子核は分裂する事はありえないと決めていた時に、原子核は分裂し、且つエネルギーを取り出せることを始めて世に証明したのです。
 だから、ハーンは他の科学者同様、核分裂しないものと思っていので、自分の実験結果が分からず悩んでいたのです。

 それ以後、

 ★水素から、ヘリウム、リチウム、・・炭素、酸素、・・と、鉄までは、核子(陽子、中性子)が融合して行くにつれ、エネルギーを放出して核内の核子1個あたりのエネルギーを減らして落ち着く行動が分かり。同時に核内エネルギーが低いほど、核の結合力が強くなる自然の事実も分かりました。鉄がい板安定がわかった。
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 グラフもできています。
 こちらが、Uの核分裂によるエネルギー利用(原子爆弾と、現在の原子力発電)の原理です。

 このエネルギーが低くなって落ち着くグラフを、
★質量欠損の法則とか、★質量減少の法則といいます。

 余分でした。

 
 そうです。相対性理論が無ければ原子力の利用は無かったのです。
 私が勉強したのでは、原子核が分解する事を始めて説明付けしたのは、女性物理学者マイトナー女史しです。
 どうしてノーベル賞を上げなかったのか、私はあげて欲しかったです。

 それは、化学者ハーンが実験で抽出した物質が、あまりにも変わりすぎていたので、説明に悩んでいました。これを見たマイトナー女史は、以前アインシュタインからE=MCxCの計算の仕方を教わっていたことから、この計算式で、陽子(プロトン)の重さ...続きを読む

QE=mc二乗、原爆、質量1グラムで壊滅する範囲は?

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 ※正確なお答えを要求しているわけではありません。だいたい。だいたいで良いです。

Aベストアンサー

#3です。

やはり何か勘違いされているようです。
誰かが1つ例を挙げれば、すぐにそうだとは思わずに、
自分でもう少し考えられたらいかがかと思います。


石油換算で、1500[m]×1500[m]×1[m]と書きました。
1[m]の深さで、1.5[km]四方ですよ。いわば、石油の洪水です。
これ、全部のエネルギーが破壊に使われるわけではないでしょうが、
普通の都市施設を燃やし尽くすには十分過ぎる量とは思いませんか。

「1つの都市くらいは余裕でフッ飛ばせる」

その都市の市街地の大きさがわかりませんが、
石油の深さを10[cm]とすれば、面積は10倍、22[km^2]になります。これで火災が発生すれば、
それくらいの面積は楽に焼失するでしょう。数十万の都市中心部の規模になるのではないですか。

どう考えるかは、どのような条件かによるのです。


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