С помощью понятия энергии физика выражает неуничтожимость движения материи, его способность к бесконечным превращениям из одной формы в другую.
Открытие в дальнейшем закона сохранения электрического заряда и, наконец, закона взаимосвязи массы и энергии еще полнее раскрыло глубочайшее содержание всеобщего закона природы, усмотренного Ломоносовым.
Современная физика научно доказала, что в природе нет нематериального движения, то есть движения без материи, как нет и не может быть материи без движения. Материя и движение неразрывно связаны между собой, неотделимы друг от друга. Отражением этой объективно существующей связи материи и ее движения является закон взаимосвязи массы и энергии, указанный в 1905 г. выдающимся немецким физиком А. Эйнштейном.
Если массу любого материального объекта в граммах обозначить через m, а его полную энергию в эргах — через E, то этот закон выразится формулой
Е=mc>2, (2)
где с — скорость света в пустоте, составляющая 30 миллиардов сантиметров в секунду (3∙10>10см/сек).
Пользуясь этой формулой, можно подсчитать, какая энергия заключена в кусочке вещества, обладающем массой, например в 1 г:
Е=mс>2=1∙(3∙10>10)>2=9∙10>20эргов,
что составляет около 21 млрд. ккал. Такое количество энергии могло бы обеспечить работу установки мощностью в 1 тыс. л.c. в течение 4 лет. Как видим, с очень небольшой массой связана огромная скрытая в материи энергия.
По отношению к свету, являющемуся одной из форм материи, с несомненностью установлено, что именно соотношением (2) связаны между собой энергия и масса света. Существование такой связи вытекает из классических опытов П. Н. Лебедева по световому давлению. Опыты Лебедева показывают, что материальные частицы света — фотоны, падая на поверхность освещаемого тела, производят на него давление точно так же, как и молекулы газа, бомбардирующие стенки сосуда. Полная энергия фотона в соответствии с формулой (2) равна его массе, умноженной на квадрат скорости света.
По отношению к обычной материи, то есть к веществу, пока установлено, что всякое изменение энергии тела на Е эргов сопровождается одновременным изменением массы на m граммов по формуле (2). Если, например, изменение энергии тела происходит путем передачи ее другому телу, то одновременно с этим совершается передача второму телу и соответствующей массы. По уменьшению массы первого тела, пользуясь формулой (2), можно определить количество переданной энергии. При этом, как это видно из приведенного выше расчета, малым изменениям массы соответствуют огромные изменения энергии.
