“Az anyag csak összesűrűsödött energia” - olvashatjuk sok helyen, gyakran hivatkozva Einsteinre, az E=mc2 képletre és az atomenergiára. Arról talán mindenki hallott, hogy az atommaghasadáskor a tömeg csökken és eneriga szabadul fel, végső soron az anyagból energia lesz. Tehát végülis minden stimmel, nem?
Hát nem.
A képlet
Először is érdemes tisztázni, hogy a fizikai képletekhez hozzátartozik, hogy mikor és hogyan lehet őket alkalmazni és a képletben szereplő betűk alatt pontosan mit kell érteni. A Newton-féle F = ma képletben fontos, hogy F a testre ható erő, m a test tömege, a a test gyorsulása, és mindez igazából pontszerűnek tekinthető testekre érvényes ebben a formában. Egy labdát nyomó erőtől nem ezen képlet szerint fog gyorsulni a labda, mert deformálódik és perdül is.
A tömeg ≠ anyag
A képletben szereplő m betű tömeget jelöl. A képlet valóban ekvivalenciát fejez ki, de nem az anyag és az energia, hanem a tömeg és az energia ekvivalenciáját (és csak bizonyos esetekben). Az anyagnak lehet tömege, de nem minden anyagnak van tömege, valamint az anyag tömege sok dologtól függhet.
A tömeget hétköznapi, intuitív módon valamilyen formában az anyagmennyiséggel állítjuk összefüggésbe. Több anyag, nagyobb tömeg. Vannak persze sűrűbb anyagok, azokból kevesebb is nehéz. Fizikából emlékezhetünk annyira, hogy az atomokat elektronok, neutronok és protonok alkotják - egy atom tömege tehát ezek tömegéből adódik össze? Nem teljesen.
Az E=mc2 képlet jobban érhető formája az m = E / c2 - ez azt fejezi ki, hogy egy test tömege összefüggésben áll a test energiájával (de nem bármilyen energiájával). A képlet igazi lényege, hogy bár egy atomot alkotó protonoknak, elektronoknak és neutronokvan, illetve az őket alkotó kvarkoknak van saját (ún. nyugalmi) tömegük is, általában egy atom tömegének igazából túlnyomó része az atomot alkotó részecskék közti erők energiájából adódik (az erőkből adódó helyzeti energiákból). Az atomot alkotó részecskék nagyon erősen “kapaszkodnak egymásba” - és végső soron emiatt fogja egy rájuk ható erő nehezebben gyorsítani őket, ez pedig maga a tömeg.
Ez egészen meglepő módon egyébként azt is jelenti, hogy egy kilogram víz nehezebb lesz, ha felforraljuk - bár nincs olyan műszerünk, amivel ez a pici tömegnövekedés kimutatható lenne. (Házi feladat :) számoljátok ki, hogy mennyivel lesz nehezebb eredetileg egy kilogramnyi nulla fokos víz, ha száz fokosra forraljuk).
A képlet alkalmazása
Mint írtam, a képleteket tudni kell helyesen alkalmazni. Az E=mc2 képlet nem jelenti azt, hogy bármilyen test energiája pusztán a tömegéből adódna, sem azt hogy a tömege pusztán az energiájából adódik.
Végképp nem jelent semmi olyasmit, hogy az anyag végső soron csak energia.
Mi is az energia
Nem is jelenthetne, mert az energia szigorúan véve pusztán egy számítási segédeszköz a fizikában, nem valami, ami létezik. A világról alkotott fizikai modellekben az energia csak másodlagosan jelenik meg, mint származtatott érték.
Olyan ez mint a vagyon. Vagyona lehet egy embernek, egy cégnek, egy családnak, egy nemzetnek. Vagyon lehet pénz, lehet nyersanyag, lehet ingatlan, lehet ékszer. Vagyon elsődlegesen nem létezik, de sok dolognak értéket tulajdonítunk. A vagyon konkrétan számszerűsíthető például pénzben. Összeadható, kivonható, osztható.
Az energia esetén ugyanez a helyzet. Különféle fizikai megnyilvánulásokhoz olyan módon rendelünk energia-értéket, hogy az a számítasainkban később a segítségünkre legyen. Iskolában mindenki végzett ilyen számítást: amikor egy labdát leejtünk, a helyzeti energiájából mozgási lesz. A mértékegységeket és a kétféle energia definícióját úgy alkották meg, hogy ezeket egy az egyben megfeleltethessük egymásnak, így könnyen tudjunk vele számolni.
És az energiamegmaradás?
A vagyon fogalma végső soron azért tud olyan hasznos lenni, mert a dolgok emberek közötti közmegegyezéses értéke időben viszonylag változatlan. Ezzel párhuzamban az energia fogalma is azért létezik a fizikában, mert a fizikai jelenségek egyformán zajlanak le attól függetlenül, hogy most, két év múlva, vagy tízmilliárd év múlva történnek (ezt a zseniális meglátást egyébként egy matematikus nőnek, Noethernek köszönhetjük).
Külön érdekesség egyébként, hogy az energiamegmaradás törvénye valójában nem általános érvényű. Kozmikus léptékekben a téridő tágulása miatt az idő-szimmetria sérül, végső soron ez okozza például a kozmikus vöröseltolódást.
A vagyon kapcsán ez az infláció. Ha egy regényben azt olvassuk, hogy két forintért vett a főhős egy kiló kenyeret, akkor nagyjából belőhetjük, hogy ez kb mikor történt. Ugyanezen elven tudnak a csillagászok messzi csillagok távolságára következtetni az onnan érkező fény elemzésével.
Az energia kétségkívül egy központi fogalom a fizikában - de nem ez minden dolog alapja és forrása.
De hogyan is került ide az energia?
Különféle szellemi, vagy annak szánt írásokban általában úgy fogalmaznak, hogy ha az energiákat tudod kontrollálni, akkor mindenre, legalábbis sokmindenre képes leszel. Ezt szokták igyekezni alátámasztani azzal a téves nézettel, hogy a fizika szerint eleve minden energia - nem mintha ennek bármi jelentősége lenne.
Ha vagyon hasonlatánál maradunk, kétségkívül fontos jól bánni a vagyonoddal, és ha ügyesen bánsz vele, valószínűleg többet el tudsz érni, mint gondoltad volna. De nem bármit.
A saját energiáidat is hasznos, ha jól tudod kezelni - és az energia alatt itt nem a fizikai fogalmat, hanem a hétköznapit értsük! Rendesen étkezel, sportolsz, a gondolataidat, érzelmeidet konstruktív cselekedetek irányába tereled, stb. Ezek gyakorlásával általában nagyban javul az emberek életminősége. Gyakran talán sokkal jobban, mint az ember az elején gondolná. De teljesen alaptalan azt hinni, hogy bármit elérhetsz, és mindenféle misztikus dolog lehetségessé válik. Ahhoz pedig, hogy ez a gondolatmenet érvényes legyen, egyáltalán nincs szükség arra, hogy minden energia legyen.
Hasonló gondolatokhoz azonban egyáltalán nincs szükség az energia fogalmát misztifikálni és félremagyarázni. Ugyanez a gondolatmenet működne az anyagra koncentrálva is.
Szerintem inkább óvakodni érdemes azoktól a tanításoktól, amelyek a fizikára hivatkozva próbálják magukat hitelesíteni. De legalábbis tudományos állításoknak inkább nézz utána tudományos forrásból is.
