아래<<본문>>은 웹서핑하다가 본건데요, 잘 이해가 안되는 부분이 있어 여쭤봅니다..
<<본문>>중에서" c : velocity of light 광속은 말그대로 빛의 속도를 나타낸다.
약 초속 30만km/h인데, 좀 더 정확하게 말하면 약 299,792,458m/s이다." 란 구절이 있습니다..

그렇다면 c^2은 9억 m/s 아닌가요?

근데 <<본문>>에는 "^2 : square 전에 속력제곱/속력를 설명할 때도 그랬지만, 일단 제곱이란게 상당히
낯설고도 특별한 것이었다. 광속이 제곱이 되면, 90000000000m/s 이란 수치가 나온다. 900억미터.." 이렇게 9백억 m/s라고 합니다..
왜그런건가요? 오타는 아닌듯한데, 제 무지를 좀 깨우쳐주세요...




<<본문>>
20세기의 위대한 물리학자 아인슈타인(A.Einstein)은 너무나 잘 알려진 다음과 같은 공식을 유도해 냈다.

E=mc² (단, E의 단위는 J, m의 단위는 kg, c는 광속(299,792,458m/s))

이 공식의 이름은 '질량-에너지 등가 원리'로, 질량과 에너지는 궁극적으로 같다는 것이다.



일단 E=mc^2의 각 부분에 대해 알아보자.



E : Energy 사실 에너지란 개념이 아인슈타인 세대 조금 전에 생긴 것이라 혼동하기가 쉽다.

간단히 설명하자면  '일을 할 수 있는 정도'라고 하겠다.

뉴턴 세대의 에너지에 대한 개념은 이러했다.

"서로를 향해 40km/h의 속도로 달리는 자동차 두 대가 있다.

이 두 대가 충돌하면 이 40km/h라는 두 에너지는 서로를 멈추게 하는데 쓰이고 사라진다."

보기엔 아주 정확한 설명처럼 보인다. 하기야 같은 속도로 달리던데 동시에 멈췄으니 그럴 것 같기도하다.

더군다나 한 차는 40km/h로, 다른 차는 50km/h로 달렸다면, 50km/h로 달리던 차가 다른 차를 더 밀었을테니.

하지만 이러면 에너지는 언젠가 고갈될 것이다.

세상은 무(無)를 향해 흘러가지, 결코 영구히 지속되지는 않는것이다.

결국 정확하게 표현하자면 이렇다.

"서로를 향해 40km/h로 달리는 자동차 두 대가 있다.

이 두 대가 충돌하면 이 40km/s라는 에너지는 소리/ 파편/ 열/ 진동 등으로 변환돼 이동한다."

그러니까 에너지는 서로 부딪친다고 없어지는게아니라,

그저 그 형태가 바뀔 뿐인 것이다. 덧붙이자면 열역학 제2법칙에 따라 에너지는 최종적으론 열의 형태로 변환한다.



= : equal =(이퀄)이란 부호또한 상당히 근래에 생겨난 기호이다.

아인슈타인이 상대성이론을 발표하면서 이 공식을 표기했을 때도 =가 아닌 다른 부호를 사용했을 것이다.



m : mass 질량(mass)과 물질(matter)을 혼동하는 경우가 있다.

굳이 설명하자면 질량은 그 물체가 갖고있는 고유한 값을 나타낸다.

반면에 물질은 어떤 현상에대해 얻어진 결과물이라는 의미가 강하다.

질량의 단위는 g이다. 체중계에서 g은 f가 생략된 형태로써, 무게를 나타낸다.(인력에 의한.)

예를 들어 달에 가면 무게가 1/6으로 줄지만, 질량은 줄지 않는 것이다.

무게는 손이 하나있는 저울로, 질량은 양팔저울로 측정한다.



c : velocity of light 광속은 말그대로 빛의 속도를 나타낸다.

약 초속 30만km/h인데, 좀 더 정확하게 말하면 약 299,792,458m/s이다.

일단 빛의 속도보다 빠른 것은 없으며(적어도 상대성이론에선-없다고 알려져있으며.)

질량을 지닌 물체는 광속으로 이동할 수 없다.(한없이 가까워지는 것은 가능하다)

이론상으로, 뭐든 광속으로 이동할 경우 질량이 무한대가 돼고,(하지만 정작 빛, 즉 광자는 애초에 질량이 없다.)

시간이 흐르지 않게된다. (이렇게 시간이 '상대적'이라 상대성이론이다. 다른 것도 많다)

과학자들은 빛을 넘어선 속도로 이동할 수 있는 입자를 '타키온'이라 명명했다.

그런데 이 타키온은 실존하는 것이 아니고, 어느 범주를 묶어놓은 이름이라 하겠다.

즉 전교 1등부터 30등까지를 '똑똑한 그룹'이라고 했을 때, 이것은 어떤 임의의 이름이지, 특정한게 아니란 뜻이다.



^2 : square 전에 속력제곱/속력를 설명할 때도 그랬지만, 일단 제곱이란게 상당히

낯설고도 특별한 것이었다. 광속이 제곱이 되면, 90000000000m/s 이란 수치가 나온다. 900억미터..



E=mc^2 이란게 그럼 무슨 뜻인가?

하면 '질량이 에너지로 바뀌었을 때의 양'을 알려주는 공식이 되겠다.

그러니까 질량이 에너지로 바뀔 때, 반대로 에너지가 질량으로 바뀔 때 일정한 비율이 있는데,

그개 바로 E=mc^2인 것이다.(읽으면 '이이퀄엠씨스퀘어'가 된다.)

여기서 중요한것은 단연 c^2인데, 위에서 말했지만 그 값이 90000000000m/s이다.

에너지의 단위인 J(쥴)을 구할 때 질량의 기준은 g, 속력의 기준이 m/s인 것을 생각하면

단 1kg(=1000g)의 물체만 100% 에너지로 전환돼도 90조J의 에너지가 나온다는 것이다-_-

참고로 다 자란 요크셔테리어종 개의 무게가 2kg이다.

90조J이라는 수치가 좀 어색할 수 있겠는데, 90조이라면..음..

지금 지구에 사는 사람이 수가 60억이니까, 지구가 1만5천개 있을 때 거기 사는 사람의 수가 90조명이다.

여튼 그럼 90조J은 어느 정도인지 보자.

우리나라 성인 남성 한명의 하루 필요 에너지량은 2200칼로리다. 1칼로리는 4.2J이니까

성인남성이 하루에 필요한 에너지는 9240J이 된다.

결과적으로 성인 남성 한 명이 26685년 7개월하고도 22일을 밥을 먹지않고 살 수 있는 양이라는 것이다.

요약하면 이렇다.

1kg = 90조J = 성인남성 한 명이 26685년 7개월 22일 동안 사용하는 에너지

물론 이것은 1kg이 100%에너지로 변환 될 때의 일이고,

실제로 핵분열시에 에너지로 변하는 질량의 양은 양성자 1/4정도의 질량 뿐이다.

그리고 질량이 에너지로 변한다는 것 자체가 인위적으로 양성자를 우겨넣거나(그것도 우라늄등의 제한된 원소에)

혹은 태양 중심의 온도와 압력으로 수소를 눌러내렸을 때 일어나는 일이니 별 걱정할 필욘 없다-_-

그러니까 E=mc^2은 '질량이 에너지가 되면 겁나게 늘어난다'라고 해석할 수 있다.



참고 : 데이비드 보더니스, 생각의 나무의  E=mc^2