האם כאשר מטעינים טלפון סלולרי המשקל שלו עולה?

יש לך מזל. איש מאד חכם כבר ענה על השאלה שלך. למרבה הפלא, הוא ענה עליה לפני כ־105 שנה, הרבה לפני פריצת הטלפונים הניידים.

שנת 1905 היתה שנה חשובה לפיזיקה. יש המכנים אותה "שנת הפלאות" של איינשטיין, וזאת על שום ארבעה מאמרים פורצי דרך שהפכו את הדוקטור הטרי בן ה־35 למדען המפורסם ביותר מאז ועד היום. מאמר אחד חקר את התופעה של הפיכת אור לחשמל, הניח את היסוד למכניקת הקוואנטים וכעבור שנים זיכה את מחברו בפרס נובל. מאמר שני, על תנועת חלקיקים, הוכיח לראשונה את קיומו של האטום. המאמר השלישי הציג את תיאוריית היחסות הפרטית שהפכה על פניה את כל תפיסת החלל והזמן. והמאמר הרביעי השיב לשאלה שלך.

כשאתה טוען את הסוללה שלך בחשמל, אתה ממלא אותה באנרגיה צילום: shuterstock

והתשובה היא: כן. אני יודע שזה נשמע מוזר, כי אנחנו רגילים לחשוב שרק לחומר יש משקל, ונראה שחומר לא נכנס לסוללה או יוצא ממנה, אבל האמת היא שגם לחשמל יש משקל, כמו לכל סוג אחר של אנרגיה. אבל איינשטיין לא דיבר על משקל. הוא דיבר על מסה, שהיא הסיבה לתופעה שאנו מכנים "משקל".

מסה היא תכונה בסיסית של החומר - מידת ההתנגדות שלו לתנועה. גם בחלל החיצון, כשדברים צפים להם בחוסר משקל, עדיין קשה יותר להזיז משקולת מאשר נוצה. ואת המשקולת גם קשה יותר לעצור. מסה מודדים בגרמים, והשימוש בהם לציון משקל הוא טעות מהותית. משקל, לעומת זאת, תלוי בסביבה. הוא מציין את הכוח שבו דברים בעלי מסה נמשכים לדברים אחרים בעלי מסה. על הירח, לדוגמה, דברים שוקלים פחות מאשר על כדור הארץ, כי הירח מושך אותם חלש יותר. משקל הוא כח, והוא נמדד ביחידה שנקראת "ניוטון".

לפי המאמר של איינשטיין, אנרגיה ומסה תמיד באות ביחד, ולכן - לפחות כאן על כדור הארץ - לחשמל יש משקל. הסוללה המלאה שוקלת קצת יותר מהסוללה הריקה, ובמאזניים רגישים מספיק אפשר יהיה למדוד את זה. וזה נכון לכל סוגי האנרגיה. גם לאור יש משקל. גם לחום. ספל תה חם שוקל יותר מספל תה קר. אפילו קפיץ מכני פשוט שוקל קצת יותר אחרי שמותחים אותו, בזכות האנרגיה שהוא אוצר בקרבו.

השינוי קטן, אבל אם מתחשק לך אתה יכול לחשב אותו, והכל בזכות אותו מאמר, שלא רק ענה לשאלתך אלא גם טבע את הנוסחה המפורסמת ביותר בהיסטוריה של המדע: E=mc2.

זו נוסחה די פשוטה, אבל בוא ונפשט אותה עוד קצת. c2 זה מספר קבוע. זה לא סתם מספר, אלא מספר מאד משמעותי - מהירות האור (שנמדדת במטרים לשנייה) בריבוע - אבל זה לא מעניין אותנו כרגע. מה שחשוב זה שזה מספר קבוע: בערך 90 קוואדריליון (90,000,000,000,000,000). m זו המסה, שנמדדת בק"ג, ואילו E זו האנרגיה, שנמדדת ביחידות שנקראות "ג'ול". 1 ק"ג של מסה, כל מסה, שווה 90 קוואדריליון ג'ול. זה הכל.

ומה שחשוב לנו אינו המספר, אלא עצם קיומו של יחס קבוע בין המסה לבין האנרגיה. רבים מקשרים את הנוסחה לפצצת האטום ומתייחסים אליה כסוג של המרה, כאילו אפשר לשנות חומר ולהפוך אותו לאנרגיה, אבל אנשים כאלה לא מבינים מה איינשטיין אמר.

הנוסחה לעיל מציינת שוויון אמיתי. זהות מלאה. אין, ולא יכולה להיות, אנרגיה בלי מסה או מסה בלי אנרגיה. אי אפשר להפוך מסה לאנרגיה כי מסה ואנרגיה הן שתי פנים שונות של אותו הדבר.

אז כשאתה טוען את הסוללה שלך בחשמל, אתה ממלא אותה באנרגיה. סוללת ליתיום נפוצה יכולה להחזיק כ־15 אלף ג'ול של אנרגיה (שנותנים לך כארבע שעות שיחה בצריכה של ואט בודד), שהם, לפי שער החליפין המטורף של איינשטיין, בערך גרם אחד לחלק לשישה מיליארד. זו התוספת למסה שטעינת הסוללה מעניקה לך, וממנה נגזרת התוספת למשקל. לא מספיק כדי למשוך לך את המכנסיים למטה, אבל מספיק כדי לגרום לזרימת הזמן סביבה להאט. לא מאמין לי? שאל את איינשטיין.