質量の差がエネルギーになるとはどういうことですか？

地学で太陽について勉強したのですが
太陽のエネルギー源について
水素原子同士が融合して水素原子核4個からヘリウム原子核1個ができ、その質量の差が膨大なエネルギーに変わると書いてありました
質量の差がエネルギーに変わるとはどういうことなのでしょうか？

No.7 回答者： lupan344 回答日時： 2017/02/25 17:02

正確に言えば、原子の質量が変わった場合は、一定の法則でエネルギーを吸収したり放出したりする事が起きると言う事です。

何故、そうなるかの根本的な原因は、誰もわかりません。（この宇宙では、そのような法則があると言う事です）
強いて言えば、質量とは何かを考えれば、エネルギーの吸放出量が質量の差で計算できる理由はわかるかもしれません。
質量は、物体を加速する時の力との関係値（慣性質量）と重力ポテンシャルに応答する関係値（重力質量）として、定義されますが、この二つの数値は、一致すると考えられています。
もし、この二つが一致するならば、慣性力と重力ポテンシャルは共通の原因から生まれると考える事も出来るでしょう。
一般相対性理論では、これらは、空間の歪みで生じると考えています。
物質が、何故生じるのかの根本原因は同様にわかりませんが、物質が質量を得るには、何らかの空間の歪みが必要で、その為にエネルギーが必要と考えれば、質量を失えば、エネルギーが空間から放出されると考える事も可能でしょう。
これらは、重力理論や、統一理論などで、ある程度明らかにされ、何らかの推論が生まれると思います。
重力子や、ヒッグス粒子の研究が進めば、何かがわかるかもしれません。

No.6 回答者： SSTTraditional 回答日時： 2017/02/25 11:55

世界は4つの力で構成されている。

「重力」「電磁気力（電磁力）」「強い力」「弱い力」だ。
原子を結びつける力、すなわちエネルギーが解き離れると、それは拡散される。
質量の差ではない。

No.5 回答者： ナッキーナッキー 回答日時： 2017/02/25 09:02

これは、高校物理の最後に勉強することですが、質量はエネルギーに化ける事ができます。

核融合反応では、反応前の質量より反応後の質量が軽くなります。
この軽くなった分がエネルギーに化けてしまいます。
いまいち、納得できないでしょうが、質量とエネルギーの関係はアインシュタインが導き出しました。
で、質量が軽くなった分だけエネルギーになるのですが、
そのエネルギーはヘリウムの運動エネルギーとなり、ヘリウムは激しく運動することになります。
・・・つまり、温度が上昇するわけですね(^^)
ただし、現在の技術では、質量を勝手にエネルギーに変えることは出来ません。
核融合反応や核分裂反応を通してしか質量をエネルギーにすることは出来ないんですね(^^)

No.4 回答者： cat-food 回答日時： 2017/02/25 08:26

理屈はありません。

質量が少なくなった分だけ（質量とエネルギーの関係はE＝mc^2です）エネルギーに変わるのです。私たちの住む宇宙はそうなっているから仕方がないと考えてください。

太陽では、水素が核融合してヘリウムになりますが、融合前の水素と融合後にできたヘリウムを比較すると、融合に使われた水素の質量よりも生成したヘリウムの質量がわずかですが小さくなっています。質量の差はエネルギー（熱や光として）が放出されたと考えることができます。

150年ほど前までは、エネルギーと質量には関係がなく、宇宙のエネルギーの総量は常に一定で、質量の総量もいつも一定で、変わらない。エネルギーと質量には関係がないと考えられてきました。

しかし、アインシュタインが当時知られていた、いくつかの実験結果を厳密に考えた（思考実験）結果、どう考えても、エネルギーと質量には一定の関係（つまりE＝mc^2）があるとしか考えられないと発見したのです。
それまでは、日常生活においてエネルギーと質量の変換は、非常に小さいので気がつかなかっただけだったのです。アインシュタインがそれに最初に気がついたというわけで

No.3 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2017/02/24 21:59

質量と重さ。

混同されがちだが違う。それは後回しにして。

水素原子4個を融合させるとヘリウム原子1個が出来る。
その間に物質の出入りは無い。
じゃあ、水素原子4個の重さ=ヘリウム原子1個の重さ？？

答えはno
水素原子4個の重さ ＞ヘリウム原子1個の重さ

差額はどこに行った？
エネルギー(熱とか光）に変換された。

正確には重さでは無く質量で、差の質量をmとすると
エネルギー=m×C² (C=光の速度：30万km/秒)

質量の本質は慣性。
押しても中々動きずらいとか、押せば簡単に動くとか感じるのが慣性。

太陽は、今後100億年位は水素→ヘリウムの核融合が進む。
燃料の水素の2%位使うと限界に達して、次はヘリウム→炭素の核融合になり、それが終わると、酸素に融合され・・・・・。

こういう段階が進み最後が膨らんで新星爆発して生涯を終わる。

地球の全ての物質は、星の中でそうやって、水素の核融合から始まって生まれた物が、爆発して宇宙空間に散らばり、重力によって集まった物から構成されている。

人間の身体も食べ物も、元は星の中で核融合して生まれ、爆発、凝集して出来たものから成り立っている。

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2017/02/24 20:49

1905年にアインシュタインが特殊相対性理論の中で述べた、

「質量とエネルギーの等価性」によると、エネルギーEと質量ｍの関係は、E=ｍc^2　という関係で成り立っています。
主に核反応でその関係が成立することが確かめられています。

質量ｍに対して対応するエネルギーEは、光速cの2乗という大きな係数が付いているので、質量の差が膨大なエネルギーに変わる　ことになります。
水素の核融合やウランの核分裂などで質量とエネルギーの等価性が確かめられていますが、
現実の燃焼などの化学反応でも質量の等価性がありますが、実験的に検証出来る差が小さすぎる(放出されるエネルギーが小さい)ため、検証実験は成功していません。

逆にエネルギーが質量に変換していくことも可能で、宇宙の始まりはそのような事が起こっていたとされています。

No.1 回答者： shouga99 回答日時： 2017/02/24 20:34

＞質量の差がエネルギーに変わるとはどういうことなのでしょうか？

文字通り。質量が減るとき膨大なエネルギーに変わる、ってことです。
e=mc^2
という有名な式がありますわな。
m は質量です。