Einstein’ın ünlü E = mc² denklemi, kütle ve enerjiyi karşılaştırarak ve onlara bir eşitlik vererek fizikte devrim yarattı.
Albert Einstein’ın E = mc² denklemi belki de fizikteki en iyi bilinen denklemdir. Bu denklem çok iyi bilinmesine rağmen, anlamı genellikle bilinmemektedir.
E-mc² denklemi, Einstein’ın özel görelilik kuramıyla ilgilidir. Bu denklem aslında Einstein’ın orijinal özel görelilik makalesinde yer almıyor. Einstein daha sonra kütle ve enerjinin eşitliği üzerine kısa bir makale yazdı.
İki zıt yönde ışık enerjisi yayan bir cisme özel görelilik teorisinin ilkelerini uygulayarak, bir cismin kütlesinin enerji yaydıkça azaldığını gösterdi.
Mantığını sürdürerek, bir nesnenin kütlesinin, taşıdığı enerji miktarının bir ölçüsü olduğu sonucuna vardı. Böylece enerji ve kütle arasında bir denklem oluşturdu.
Einstein’a göre kütle ve enerji aynı şeyin iki farklı görünümüdür. E = mc² denkleminin E sembolü enerji miktarını, m sembolü kütle miktarını ve c sembolü ışık hızını gösterir. Kütle enerjiye dönüştürülürse, enerji, ışık hızının kare kütlesinin çarpımı ile üretilir. Fizikçiler tarafından sıklıkla kullanılan ölçü birimleri, kütle için kilogram, enerji için jul ve hız için metre/saniyedir.
Işık hızı 3×108 metre/saniyedir. Einstein denklemine göre 1 kg kütle 9×1016 çift enerjiye dönüştürülür. Bir jul, bir elmayı yerden kaldırmak ve masaya koymak için gereken az miktarda enerji olarak düşünülebilir. Ancak, bir kg kütlenin enerjiye dönüştürülmesi çok büyük miktarda enerji üretir.
Korunma yasaları fiziğin temel yasalarıdır. Bu yasalar, evrende değişen niceliklerin toplamının her zaman sabit kaldığını belirtir. Fizikte bu niceliklere korunum nicelikleri denir.
Einstein’dan önce fizikçiler, kütle ve enerjinin depolanacak tamamen farklı iki miktar olduğunu ve kütle ile enerjinin ayrı korunum yasalarına sahip olduğunu düşünüyorlardı.
Einstein kütle ve enerjinin aynı niceliğin iki farklı versiyonu olduğunu gösterdiğinde, enerjinin korunumu kanunu ile kütlenin korunumu kanunlarının birleştirilmesiyle enerjinin korunumu kanunu oluşturuldu. Bu nedenle, evrendeki toplam kütle-enerji miktarı sabit kalmalıdır, ancak kütle ve enerji, E = mc² değişim denklemi ile dönüştürülebilir. Örneğin, evrendeki toplam kütle-enerjiyi korumak için nükleer ve kimyasal reaksiyonlar, enerji transferinde reaksiyona giren maddelerin kütle kaybını gerektirir.