Всем привет! Всем известна формула Эйнштейна E=mc^2, но все ли понимают что она значит? E это энергия в джоулях, m - масса в килограммах, а c^2 - это скорость света в метрах в секунду в квадрате, то есть примерно 300 000 000^2 или 9 * 10^16 или 90 000 000 000 000 000. Ну вот мы и узнали что значат эти переменные, но мы всё ещё не знаем что значит сама формула, энергия равна массе умноженной на скорость света в квадрате? но в чем смысл? E=mc^2 означает то, что массу можно преобразовать в чистую энергию... Для примера мы попробуем вычислить сколько чистой энергии содержится в 1 грамме вещества, подставляем все значения в формулу
E = 0,001 * (9 * 10^16) = 90 000 000 000 000 Дж.
и получаем 90 тераджоулей чистой энергии, это эквивалентно 21,5 килотонне в тротиловом эквиваленте! Это по мощности как ядерная бомба толстяк сброшенная на Нагасаки! И эта энергия в одном грамме материи, тем более любой, хоть грамм воздуха, хоть грамм тротила!
Даже миллиграмм материи спокойно разнесёт дом, при этом большого размера!
Очень хорошо что человечество пока не научилось выделять эту энергию! Представьте один килограмм вещества может снести с лица земли страну размером с францию!
Я думаю вы уже поняли потенциал энергии содержащийся в материи. А теперь поговорим о том как её можно будет в далёком будущем высвободить.
Антиматерия.
Первый вариант, с помощью антиматерии. И наша цивилизация уже способна её создавать, хоть и в мельчайших количествах, по несколько атомов... И это хорошо, а не то конец человечества уже бы наступил! Тем более для того чтобы высвободить энергию из одного миллиграмма вещества нужно лишь пол миллиграмма антиматерии, и пол миллиграмма любого обычного вещества.
А как антиматерия высвобождает эту энергию? Можете спросить вы, с помощью аннигиляции, процесса, в ходе которого атомы материи и антиматерии взаимоуничтожаются при контакте друг с другом, попутно выделяя всю свою энергию. Получается, что при контакте грамма вещества и антивещества выделяется энергия двух граммов материи, или 180 тераджоулей, мда..., надеюсь до этого никто не додумается!
Про первый вариант мы коротко поговорили, а теперь перейдем ко второму, более невозможному и более интересному...
Сингулярность.
Второй вариант - это создать микро-черную дыру. Не пугайтесь, она не поглотит планету, и вообще ничего такого... Она почти моментально испарится и выделит чистую энергию. Но как черная дыра испаряется, и почему она не поглотит землю?
Черная дыра испаряется за счет излучения Хокинга.
Излучение Хокинга уносит энергию черной дыры в окружающее пространство. У больших дыр оно слабее чем у маленьких.
Излучение Хокинга образуется таким образом: Начнем с того что пространство вокруг вас наполнено бесконечно рождающимися парами кварк-антикварк (кварк это частица материи, антикварк-антиматерии...) которые образуются из свободной энергии вселенной, можно подумать что это нарушает законы термодинамики, но нет, эти частицы возвращают всю энергию аннигилируясь друг об друга...
Далее вам надо узнать про принцип неопределённости. Принцип неопределённости гласит что невозможно одновременно с точностью определить положение и импульс частицы, то есть, если мы измеряем импульс, то мы не можем точно сказать где находится частица, мы можем лишь показать примерную область где она находится.
Также и с парами кварк-антикварк. Мы с точностью знаем их импульс, если они находятся за горизонтом событий, но почему? Потому что их скорость равна скорости света, так как всё за горизонтом событий имеет скорость света, а если мы знаем скорость, то и импульс мы тоже легко можем рассчитать. Соответственно, чем точнее мы можем определить импульс, тем хуже мы определяем точку появления пары кварк-антикварк. Например кварк может появится за горизонтом событий, а антикварк снаружи...
И в итоге один кварк улетает от черной дыры и распадается, излучая электромагнитные волны, которые и являются излучением Хокинга. Это излучение и забирает энергию из черной дыры, причем с КПД 100%.
Так что если создать черную дыру массой в один грамм, то выделится 90 тераджоулей энергии...
Сегодня вы узнали два способа получить энергию из материи, со временем я буду дополнять статью, пишите что непонятно и я отвечу.