質量とエネルギーの等価性
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物理学において、質量とエネルギーの等価性（しつりょうとエネルギーのとうかせい）は、静止座標系における質量とエネルギーの関係であり、2つの値の違いは定数と測定単位のみである[1][2]。この原理は、物理学者アルベルト・アインシュタインの有名な公式によって記述されている。E = mc2[3]
この式は、粒子の静止座標におけるエネルギーEを、質量（m）と光速の2乗（c2）の積として定義している。光速は日常的な単位では大きな数字（約 300 000 km/s または 186 000 mi/s）なので、この式は、系が静止しているときに測定される少量の「静止質光子のような質量のない粒子は不変質量をゼロとするが、質量のない自由粒子は運動量とエネルギーの両方を持つ。
エネルギーと質量は、光などの放射エネルギーや熱エネルギーとして周囲に放出されることがある。この原理は、原子核物理学や素粒子物理学など、多くの物理学の分野で基本となっている。
質量とエネルギーの等価性は、フランスの博学者アンリ・ポアンカレ（1854-1912）が記述したパラドックスとして、特殊相対性理論から発生したものである[4]。アインシュタインは、質量とエネルギーの等価性を一般原理として、また空間と時間の対称性の帰結として初めて提唱した。この原理は、1905年11月21日に発表されたアインシュタインの奇跡の年の論文「物体の慣性はそのエネルギー含有量に依存するか」で初めて登場した[5]。この式と運動量との関係は、エネルギー-運動量の関係として、後に他の物理学者によって発展した。
内容
特殊相対性理論は、「物理法則は、すべての慣性系で同一である」という特殊相対性原理と、「真空中の光の速度は、すべての慣性系で等しい」という光速度一定の原理を満たすことを出発点として構築され、結果として、空間3次元と時間1次元を合わせて4次元時空として捉える力学である。運動量ベクトルは、第0成分にエネルギー成分を持つ4元運動量 pμ（または p）として扱われ、運動方程式は
- 特殊相対性理論
- アルベルト・アインシュタイン
- フリードリヒ・ハーゼノール
- 広島市立舟入高等学校 - 占領下に建立された慰霊碑には「原爆」に代えて E = mc2 が刻まれている
- ルイス＝トルマンの非ニュートン力学
外部リンク
- The Equivalence of Mass and Energy - スタンフォード哲学百科事典「質量とエネルギーの等価性」の項目。
- Shinkai, Hisaaki (2005年7月9日). “Albert Einsteinの生涯と代表論文 年表”. Einstein 1905「数理科学/宇宙物理」研究の最新情報と「研究者/研究生活」に関する情報サイト. 2016年11月25日閲覧。
- ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典『質量とエネルギーの等価性』 - コトバンク
- 世界大百科事典 第2版『アインシュタインの関係式』 - コトバンク
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