
Wenn es eine einfache Antwort darauf gäbe, wie viel Licht wiegt, wüssten wir sie alle. Es würde wahrscheinlich eine Art Grundschulreim geben, der uns hilft, uns an die genaue Zahl zu erinnern, ähnlich wie unser nützliches kleines Liedchen über 1492 und das Ozeanblau.
Stattdessen sind wir gezwungen, durch komplizierte Halbantworten zu waten, die etwa so lauten: „Ähm, es wiegt ein bisschen, aber nicht so, wie normale Dinge wiegen.“ Was ein schrecklicher Jingle ist, um auf dem Spielplatz zu singen.
Versuchen wir, das Durcheinander zu entwirren und stellen zunächst eine ganz andere Frage: Haben Photonen Masse ?
Photonen sind das kleinste Maß für Licht, und nein, sie haben keine Masse. Das ist also einfach, oder? Licht besteht aus Photonen, die keine Masse haben, also hat Licht keine Masse und kann nichts wiegen.
Nicht so schnell. Weil Photonen Energie haben – und wie uns Einstein gelehrt hat, ist Energie gleich der Masse eines Körpers, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit im Quadrat. Wie können Photonen Energie haben, wenn sie keine Masse haben? (Man stellt sich vor, Einstein denke über Photonen nach: Masse und zuckt mit den Schultern und hofft, dass niemand die Diskrepanz bemerkt hat.)
Tatsächlich bewies Einstein, dass Energie und Masse dasselbe sein könnten – jede Energie hat irgendeine Form von Masse. Licht hat möglicherweise keine Ruhemasse (oder unveränderliche Masse) – das Gewicht, das das Gewicht eines Objekts beschreibt. Aber aufgrund von Einsteins Theorie (und der Tatsache, dass sich Licht verhält, als hätte es Masse, da es der Schwerkraft unterliegt), können wir sagen, dass Masse und Energie zusammen existieren. In diesem Fall würden wir es relativistische Masse nennen – Masse, wenn sich ein Objekt bewegt, im Gegensatz zu Ruhe [Quelle: Gibbs ].
Unsere Antwort ist also eine Wundertüte voller Ja und Nein. Hat Licht eine Masse, die man auf der Personenwaage wiegen kann? Ganz sicher nicht. Aber es ist eine Quelle von Gravitationsfeldern, also könnten wir sagen, dass eine Kiste mit Licht mehr wiegt als eine Kiste ohne Licht – solange Sie verstehen, dass das „Gewicht“, das Sie messen, eine Form von Energie ist und nicht etwa Pfund oder Kilogramm [Quelle: Ask the Van ].
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Anmerkung des Autors: Wie viel wiegt Licht?
Das Verständnis der Beziehung zwischen Licht und Masse und Photonen und Energie ist entmutigend. Es ist genug, um sich zu wünschen, Einstein könnte uns geduldig selbst durch die Sache führen.
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Quellen
- Fragen Sie den Van. "Wie hat Licht Impuls ohne Masse?" University of Illinois am Urban-Champaign Department of Physics. 2014. (25. Juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1424
- Fragen Sie den Van. "Leichtgewicht." University of Illinois am Urbana-Champaign Department of Physics. 2014. (25. Juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1395
- Fragen Sie den Van. "Photonen, Masse, Schwerkraft, Licht, Ruhemasse, unveränderliche Masse, Energie, Impuls." University of Illinois am Urban-Champaign Department of Physics. 2014. (25. Juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=16351
- Gibbs, Philip, Carr, Jim und Koks, Don. et al. "Was ist relativistische Masse?" Häufig gestellte Fragen zu Physik und Relativitätstheorie. 2012. (25. Juni 2014) http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/mass.html
- Gibbs, Philip. "Hat Licht Masse?" Häufig gestellte Fragen zu Physik und Relativitätstheorie. 1997. (25. Juni 2014) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/light_mass.html
- Newton. "Sonnenlicht und Gewicht." Argonne National Laboratory. Juni 2012. (25. Juni 2014) http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00644.htm
- UCSB ScienceLine. "Ich habe mich gefragt, ob Licht ..." University of California Santa Barbara. (25. Juni 2014) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2976
- Whitlock, Laura. "Fragen Sie einen Astrophysiker." NASA. (25. Juni 2014) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/961102.html