Äquivalenz von Masse und Energie

Einleitung

Die Äquivalenz von Masse und Energie spiegelt sich in Albert Einsteins Gleichung E=mc² wider. Er prägte den Begriff der Äquivalenz, um den selbigen 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=mc²

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 n * 0, v² / c² immer 1: n * 0 / sqrt ( 1 - 1)² = n * 0 / 0 = n. Das entspricht den möglichen Zuständen für die Masse.

Äquivalenz ist in der absoluten Theorie Gleichheit

Albert Einstein prägte den Begriff der Äquivalenz. Er ließ sich damit das Hintertürchen auf, dass es eine Umwandlung von Masse in Energie gäbe. Rein technisch ist das richtig: Man kann zum Beispiel bei der Atomfusion aus zwei Elementen hochenergetische Photonen freisetzen, mit denen man Hitze erzeugen kann und daraus Energie gewinnen kann. Streng dogmatisch ist das aber falsch. Man kann Joule nicht in Kilogramm umwandeln und umgekehrt. Die Aussage Einsteins ist, dass einer Masse in Kilogramm ein Energiegehalt und damit eine Energie entspricht. Damit sind die beiden Zahlenwerte (natürlich bezogen auf die Konstante c²) gleich. Dementsrpechend, weil die absolute Theorie die Frage der Umwandlung von Masse in Energie verneinend beantwortet hat, kann man von Gleichheit reden. Gleichheit ist in der Logik eine Stelle über der Äquivalenz, weil sie eben die Umwandlung ausschließt. Dennoch ist der Begriff der Äquivalenz höchstens ungenau, aber nicht falsch. Allerdings steht dann wieder eine Stufe darüber die Identität. Also dass Dinge dasselbe sind und nicht das gleiche. Hier denke ich, dass es noch einen Unterschied von Masse und Energie gibt, so dass man beide nicht als identisch ansehen kann. Aber auch hier lässt das Gleichzeichen beides zu. Aber die Äquivalenz von Masse und Energie E=mc² als quasi chemische Reaktionsgleichung aufzufassen, so dass das eine in das andere umgewandelt werden kann, ist falsch. Richtigerweise sind Masse und Energie das Gleiche.