אם ניקח פיסת נייר ונשרוף אותה נקבל אפר ולא יהיה לנו יותר נייר. אבל האם הנייר נעלם? לא – הוא התפרק למרכיבים אחרים בהשפעת האנרגיה שנתנה לו האש ובשילוב עם החמצן מהאוויר. אבל אם נאסוף את כל החומרים שנפלטו מהנייר בתהליך השריפה ונסתכל מאיזה אטומים הם עשויים נגלה שכמות האטומים שבנייר וסוגיהם, יחד עם החמצן שהתווסף, יהיו זהים לחלוטין לכמות האטומים בתוצרי השריפה ולסוגיהם. תהיה לנו בדיוק אותה כמות של אטומי פחמן, אותה כמות של אטומי חמצן ובדיוק אותה כמות של אטומי מימן.

אי אפשר ליצור חומר או להשמיד אותו, פרט ליוצא מן הכלל אחד שנזכיר מיד. לעקרון הזה קוראים "חוק שימור החומר" והוא אחד מחוקי הטבע הבסיסיים ביותר במדע. אז איך הנייר השתנה? מה גרם לו להפוך מיריעה לבנה לאפר ולגזים כמו מים ופחמן דו-חמצני? התשובה פשוטה – האנרגיה שהושקעה בשריפה שברה את הקשרים שבין האטומים וגרמה להם ליצור תרכובות חדשות ופשוטות יותר.

לפני רגע אמרנו שאי אפשר ליצור חומר או להשמיד אותו, אבל זה לא לגמרי מדויק. קיימים תנאים שבהם אפשר ליצור חומר אחד מחומר אחר. אחד המצבים האלה הוא התפרקות של חומר רדיואקטיבי והשני הוא איחוי של שני אטומים לאטום חדש. ובכל זאת, גם במקרים האלה כמות החלקיקים נשארת ללא שינוי, אם כי כמות האנרגיה המעורבת בכל עצומה.

בשביל להסביר את התופעה הזו פיתח אלברט איינשטיין את המשוואה שקושרת בין חומר לאנרגיה, E=MC2 (אנרגיה שווה למכפלת המסה במהירות האור בריבוע). מהמשוואה הזו עולה שקיים קשר ישיר בין כמות החומר לכמות האנרגיה, כלומר כאשר אנחנו "משמידים" חומר כמות האנרגיה עולה מאוד, דבר שבא היטב לידי ביטוי בתגובות גרעיניות. כשאנחנו "יוצרים" חומר נדרשת השקעה עצומה של אנרגיה, כפי שאפשר לראות בתגובות שמתרחשות בשמש. על כן יותר נכון לקרוא לחוק שימור החומר - חוק שימור החומר-אנרגיה.
 

הסרטון הופק במסגרת TED-Ed