Photo by JESHOOTS.com from Pexels
Pasti ramai yang tahu formula ‘E=mc²’, salah satu karya terunggul Albert Einstein berkaitan ilmu fizik. Tapi tahukah anda hasil daripada formula ajaib ini, ianya telah mengubah landskap dunia ke arah yang lebih maju?
Dan tahukah anda hasil daripada formula ini telah diadaptasikan untuk mencipta bom atom?
Persamaan Paling Popular
E=mc² boleh ditakrifkan sebagai persamaan yang paling popular (most famous equation), dan yang paling terkenal dalam semua equation yang ada.
Sungguhpun begitu ramai yang tidak mengetahui kegunaan formula equation, bahkan masih ramai yang tidak mengetahui formula ini sebenarnya berasal daripada sentuhan ahli fizik terunggul sepanjang zaman dan juga merupakan pemenang anugerah Nobel iaitu Albert Einstein.
Sebelum idea Einstein diperkenalkan, saintis mendefinisikan tenaga sebagai bahan yang menyebabkan objek dan medan berinteraksi atau bergerak melalui beberapa cara. Tenaga kinetik dikaitkan dengan pergerakan, tenaga terma melibatkan pemanasan dan medan elektromagnetik mengandungi tenaga yang dihantar sebagai gelombang.
Semua jenis tenaga ini dapat diubah daripada satu bentuk ke bentuk yang lain, namun ianya tidak dapat dihasilkan atau dimusnahkan.
Menurut catatan sejarah idea-idea yang membawa kepada equation tersebut telah dijelaskan atau dihuraikan oleh Einstein pada tahun 1905. Ianya kemudian telah dikembangkan oleh Annalen der Physik kepada ilmuan fizik yang lain melalui kertas pembentangan yang bertajuk “Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content?”.
Hubung kait di antara tenaga (energy) dan jisim (mass) telah disimpulkan oleh beliau dalam teori relativiti, yang merupakan cara baharu yang radikal untuk mengaitkan gerakan objek di alam semesta.
Einstein menghuraikan bahawa Tenaga (E=Energy) dalam sebuah sistem, contohnya manusia, atom, sistem solar, bersamaan (E=Equation) dengan jumlah jisim (M=Mass), dan ianya perlu bergerak dalam persamaan 2 kali ganda kelajuan cahaya iaitu 186,000 batu sesaat.
Namun seperti semua kumpulan Equation yang lain, ianya terlalu sukar dan hampir mustahil untuk dilaksanakan. Perlu diingat bahawa tenaga dan jisim tidak hanya berkaitan secara matematik, dua perkara yang jauh berbeza namun perlu disukat secara seimbang.
Dalam teori relativiti, Einstein juga telah memperkenalkan jisim sebagai sejenis tenaga baru untuk digabungkan. Sebelum itu, jisim adalah sebahagian daripada jumlah berat yang menjadi ukuran seberapa banyak barang yang ada dan seberapa tahannya untuk dipindahkan.
Einstein turut menerangkan bahawa, jisim menjadi cara baru untuk mengukur jumlah tenaga yang ada dalam suatu objek, walaupun ketika itu tidak dipanaskan, dipindahkan atau disinari oleh apa-apa.
Jisim hanyalah bentuk tenaga yang sangat pekat dan, lebih-lebih lagi, perkara-perkara ini dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain dan kembali semula ke bentuk asal.
Disebabkan formula inilah, stesen tenaga nuklear telah memanfaatkannya melalui reaktornya. Zarah subatom yang disebut sebagai neutron, ditembak ke arah nukleus atom uranium, yang menyebabkan uranium berpecah menjadi sub-atom yang lebih kecil.
Melalui proses pembelahan ini, ianya membebaskan tenaga dan neutron dengan lebih banyak dan padat, sekaligus dapat membelah lebih banyak atom uranium.
Sekiranya anda ingin membuat pengukuran yang tepat bagi semua zarah sebelum dan sesudah proses, anda akan dapati bahawa jumlah jisim yang terakhir adalah sedikit lebih kecil daripada yang sebelumnya, suatu perbezaan yang dikenali sebagai ” mass defect”.
Jisim yang hilang itu telah ditukar menjadi tenaga dan anda boleh menghitungnya melalui penggunaan persamaan Einstein (E=mc²).
Walaupun terdapat perbezaan kecil di antara atom uranium dan produknya, namun jumlah tenaga yang dibebaskan adalah besar dan ini adalah sebab utama mengapa anda melihat istilah c² dalam persamaan tersebut.
Percayakah anda, 1 Kilogram jisim atom tersebut mengandungi sekitar 9 x 10 ^ 16 joule, atau bersamaan dengan 40 Megaton TNT.
Secara praktikalnya, setiap 1 Gigawatt jumlah tenaga yang akan keluar daripada loji kuasa, cukup besar untuk menampung kegunaan bekalan elektrik kepada 10 juta rumah bagi tempoh sekurang-kurangnya tiga tahun. Demikian juga, 100 Kilogram mempunyai cukup tenaga untuk menampung keperluan rumah tersebut selama 300 tahun.
Walaubagaimanapun, merungkai kunci tenaga itu bukanlah tugas yang mudah. Membelah nuklear adalah salah satu daripada beberapa cara untuk melepaskan sebilangan kecil jisim atom; tetapi sebahagian besar bahan tersebut tetap berada di dalam bentuk proton, neutron dan elektron.
Salah satu cara lagi adalah mengubah sekumpulan bahan tersebut menjadi sumber tenaga asli dengan menyatukannya dengan anti-matter. Zarah zat dan anti-matter adalah sama, kecuali cas elektrik yang berlawanan. Namun, menyatukan mereka, akan menyebabkan mereka saling memusnahkan menjadi tenaga semulajadi.
Lebih menyedihkan ramai saintis, apabila mereka tidak mengetahui sumber anti-matter semula jadi. Satu-satunya cara untuk menghasilkannya adalah dengan memecutkan pergerakan zarah dan memerlukan 10 juta tahun untuk menghasilkan satu kilogram tenaga atom.
Persamaan Einstein ini telah menjadi begitu terkenal, tetapi tahukah anda kemasyhuran Einstein kebanyakannya disebabkan oleh kaitannya dengan salah satu senjata paling dahsyat yang dihasilkan oleh manusia iaitu bom atom?
Persamaan itu muncul dalam laporan kertas kerja, yang disiapkan untuk kerajaan Amerika Syarikat iaitu ahli fizik Henry DeWolf Smyth pada tahun 1945, mengenai usaha Tentera Bersekutu untuk membuat bom atom di dalam projek Manhattan.
Hasil daripada projek itu menyebabkan kematian ratusan ribu warga Jepun di Hiroshima dan Nagasaki. Einstein sendiri telah dirangsang oleh pemerintah Amerika Syarikat untuk membiayai penyelidikan tenaga atom semasa Perang Dunia Kedua, tetapi penglibatannya sendiri dalam projek Manhattan terhad kerana kurangnya pengawalan keselamatan.
Tahukah anda dalam dunia sains terdapat satu gurauan atau bidalan yang berbunyi seperti ini ‘Semua orang tahu bahawa formula untuk mencipta bom atom ialah E=mc², tapi bukan semua orang tahu untuk buat bom atom’.
Jika kita kaitkan dengan dunia pelaburan, semua orang tahu dan faham bahawa ‘Untuk berjaya dalam pelaburan perlukan kesabaran, usaha, disiplin, kawalan emosi dan sebagainya. Namun bukan semua orang mampu untuk berjaya dalam pelaburan’.
