에너지 보존의 법칙

에너지 보존의 법칙 평점 : -2 (4명) 나도 평가하기 조회: 710 집필자 : desmone (2005-12-13 13:07) 신고하기 | 이의제기 일상생활에서 인간이 경험하는 상대성은 시속 50km의 속도로 달리는 열차를 시속 100km의 속도로 앞지르는 기관사와 그 광경을 지켜보는 철로 변의 사람들의 느낌의 차이다. 고대의 과학자들의 이론과는 달리 아인슈타인은 상대성이론을 근거로 빛의 속도는 항상 일정함을 증명하고 어떤 물체도 빛의 속도보다 더 빠를 수 없다는 사실을 발견했다. 질량이 일정하다면 빠른 속도로 움직이는 물체에 힘을 가하면 질량은 속도에 따라 증가할 것이라는 현상을 당시에는 증명할 수 없었으나 이 이론은 아원자 입자에 의한 실험과 천체의 관측 등을 통해 증명된다. 전자를 가속시키자 질량이 증가했다. 속도의 증가가 물체의 질량을 증가하게 하므로 아인슈타인은 늘어나는 질량은 물체가 운동함으로써 생기는 에너지의 질량이라는 결론을 내린다. 에너지가 질량을 갖고있다는 20c의 발견은 혁명적이었다. 분명 일정량의 에너지의 상응하는 질량은 상당히 작을 것이다. 하도 작은 양이기에 아인슈타인은 에너지의 질량(m)은 에너지의 양(e)을 광속도의 제곱(c의 제곱)으로 나눈 값일 것이라는 공식을 세운다. 즉 m = e / c의 제곱. 아울러 만약 에너지가 질량을 가진다면 물질 역시 내부에 에너지를 가두고 있어야 한다는 사실도 인식하고 물질 속에 포함되어있는 에너지의 양을 계산하면 e = m x c의 제곱 의 간단한 방정식으로 설명될 수 있다. 이 에너지 방정식은 미세한 질량의 원자라도 그것이 붕괴할 때는 엄청난 에너지가 방출할 수 있을 것이라는 사실을 예견한다. 어떤 물질 14g을 완전히 에너지로 전환시킬 수 있다면 c의 제곱이 30만km/초 x 30만km/초라는 천문학적 수치임을 감안하면 에너지로 변환되는 비율은 역시 큰 수치임을 짐작할 수 있다. 14g의 물질이 이 방정식으로 완전 에너지전환을 한다면 c의 제곱이 30만km/초 x 30만km/초라는 천문학적 수치임을 감안하면 에너지로 변환되는 비율은 역시 큰 수치임을 짐작할 수 있다. 14g의 물질이 이 방정식으로 완전 에너지전환을 한다면 1000만 갤런의 휘발유가 일시에 타는 것과 같은 에너지를 얻을 수 있을 것이다. 내용출처 : [기타] 한경대학교 '과학기술과 문명' 김병일교수님 수업내용 질문자 평 E=mc^2은 질량과 에너지가 갈은 것이라는 의미입니다. 1Kg의 물질과 1Kg의 반물질이 모두 반응한다면 2Kg에 해당하는 "복사"에너지가 발생합니다. (물론 전자와 반전자는 쌍소멸하면서 광자로 바뀌지만 중성자와 반전자는 전자와 반전자처럼 쌍소멸하지는 않습니다. 어떤 입자와 그의 반입자가 쌍소멸합니다.) 그런데 물질과 반물질이 반응하여 생성된 "에너지"라는 것은 무엇일까요? 복사에너지(빛)입니다. 다시말하면 광자가 생성된다는 뜻입니다. 광자의 에너지는 0이 아니기 때문에 광자의 질량도 0이 아닙니다. (비록 광자의 정지질량은 0이지만) 따라서 아주 단순하게 정리한다면 다음과 같이 표현할 수 있습니다. 1Kg의 물질과 1Kg의 반물질이 모두 반응한다면 2Kg의 광자가 생성된다... 그리고 광자는 반물질이 아닙니다. 대표적인 입자물리학 이론에서는 자연계의 기본 입자를 다음과 같이 나눕니다. 쿼크, 렙톤, 게이지보존... 쿼크는 아마 많이 들어보셨을 텐데, 양성자나 중성자를 구성하는 기본입자라고 생각하시면 됩니다. 렙톤은 전자나 뉴트리노를 말합니다. 게이지 보존은 힘을 매개하는 입자라고 보시면되고 광자나 글루온, Weak Boson 등이 해당됩니다. 물질(입자), 반물질(반입자)은 쿼크나 렙톤에 해당하는 말입니다. 모든 입자에는 반입자가 있다라고 할때 이 입자는 쿼크나 렙톤을 의미합니다. 따라서 게이지 보존인 광자는 반물질이라고 하지 않습니다. 참고로 "현실세계"에서 반입자는 가속기라고 하는 거대한 물리 실험장치에서 일상적으로 만들어지고 있습니다.