Äquivalenz von Masse und Energie

Einleitung

Die Äquivalenz von Masse und Energie spiegelt sich in Albert Einsteins Gleichung E = m * c² wider. Er prägte den begriff der Äquivalenz, um dem Begriff der Gleichheit zu umgehen. Durch Äquivalenzumformungen kann die Energie E in die Masse m umgeformt werden und umgekehrt. Den Begriff der Gleichheit hat er wahrscheinlich deswegen vermieden, weil es ja auch Identität bedeuten könnte. Gesamtenergie und Masse sind aber nicht identisch, das sieht man schon an den Einheiten. Masse wird in kg berechnet und die Gesamtenergie in Joule, bzw. in der Elementarteilchenphysik auch als eV, weil Ladung multipliziert mit der Spannung die elektrische Energie ergibt.

Absolute Theorie und E = m * c²

Albert Einstein hat diese Gleichung eigentlich nur für die Strahlungsabgabe definiert, ein Strahlungsquant hat die Energie von m * c². Nach der absoluten Theorie hat die Gleichung jedoch eine allgemeinere Bedeutung. So kann man aus ihr ganz leicht die Äquivalenz von Raum und Zeit ableiten und dass die absolute Geschwindigkeit im Universum immer gleich c sein muss. Auch Albert Einstein nahm im Zuge der Relativitätstheorie eine grundsätzliche Bedeutung von c an, definiert er doch die Raumzeit als Vektor (x, y, z, ict), was bedeutet, dass zu den drei Raumvektoren der Zeitvektor das Produkt der imaginären Zahl i multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit und multipliziert mit der Zeit ist. Äquivalenz von Masse und Energie bedeutet natürlich, dass Energie und Masse im gleichen Verhältnis wachsen und schrumpfen und nicht wie heute vielfach fälschlicherweise angenommen wird, dass es eine Umwandlung von Masse in Energie gibt.

Äquivalenz von Ruhemasse und Ruheenergie

Auch die von Einstein definierten Begriffe der Ruhemasse und der Ruheenergie, also der Masse und Energie, die ein Teilchen annehmen würde, wenn es absolut in Ruhe vor käme, sind äquivalent. Es gilt E(0) = m (0) * c². Da m = m(0) geteilt durch die relativistische Wurzel ist, kann man auch Energie und Ruheenergie in Einklang bringen. E = m * c² = m(0) * c² / sqrt(1 - v² / c²). Hier zeigt sich einer der wenigen Schwächen Einsteins Relativitätstheorie. Wenn die Gegenstände in absoluter Ruhe vor kämen, dann wäre die Energie = 0, weil keine Geschwindigkeitskomponente vorhanden wäre. Dementsprechend sind bei der landläufigen Meinung, dass diese Werte den Werten in absoluter Ruhe entsprechen, Fehler. In absoluter Ruhe sind Masse und Energie gleich 0. Dementsprechend müssen Ruhemasse und Ruheenergie immer gleich 0 sein, egal wie schnell ein Teilchen ist. Da man aber die Division durch Null definieren kann, kommen hier trotzdem bei der Masse - Ruhemasse Beziehung aus absoluter Sicht immer sinnvolle Ergebnisse heraus, da ja auch aus absoluter Sicht die Geschwindigkeit immer gleich c ist. Rechenbeispiel: m(0) immer r * 0, v² / c² immer 1: n * 0 / sqrt ( 1 - 1)² = r * 0 / 0 = n. Das entspricht den möglichen Zuständen für die Masse.