Işık ne kadar ağır?

Sep 22 2014
Işın başına yedi ons! Hayır, bu bir yalan. Işığın ağırlığını ölçmek o kadar kolay değil. Öyleyse daha karmaşık açıklama nedir?
Işık herhangi bir şey tartar mı? Hem evet hem hayır.

Işık ağırlığının ne kadar olduğuna dair basit bir cevap olsaydı, bunu hepimiz bilirdik. Muhtemelen tam rakamı hatırlamamıza yardımcı olacak bir tür ilkokul tekerlemesi olacaktı, tıpkı 1492'deki yararlı küçük parçamız ve okyanus mavisi gibi.

Bunun yerine, "Hımm, biraz ağırlıkta ama nesnelerin ağırlığı gibi değil" gibi bir şeye giden karmaşık yarı cevaplardan geçmek zorunda kalıyoruz. Oyun bahçesinde şarkı söylemek korkunç bir şakırtı.

Karmaşayı çözmeye çalışalım ve tamamen farklı bir soru sorarak başlayalım: Fotonların kütlesi var mı?

Fotonlar ışığın en küçük ölçüsüdür ve hayır, kütleleri yoktur. Yani bu kolay, değil mi? Işık, kütlesi olmayan fotonlardan oluşur, bu nedenle ışığın kütlesi yoktur ve hiçbir şeyi tartamaz.

Çok hızlı değil. Fotonların enerjisi olduğu için - ve Einstein'ın bize öğrettiği gibi , enerji bir cismin kütlesine eşittir ve ışık hızının karesiyle çarpılır. Fotonlar kütleleri yoksa nasıl enerjiye sahip olabilirler? (Einstein, hiç kimsenin bu tutarsızlığı fark etmediğini umarak, fotonların kütlesini ve omuzlarını silktiğini düşündüğünü hayal eder.)

Aslında, Einstein'ın kanıtladığı şey, enerji ve kütlenin aynı şey olabileceğidir - tüm enerjinin bir tür kütlesi vardır. Işık, bir nesnenin ağırlığını tanımlayan ağırlık olan hareketsiz (veya değişmez) kütleye sahip olmayabilir. Ancak Einstein'ın teorisi nedeniyle (ve ışığın kütleye sahip olduğu gibi kütleye sahip olması gerçeği) nedeniyle, kütle ve enerjinin bir arada var olduğunu söyleyebiliriz. Bu durumda, hareketsiz [kaynak: Gibbs ] yerine, bir nesne hareket halindeyken buna göreceli kütle - kütle adını verirdik .

Yani cevabımız, evet ve hayırlardan oluşan bir çanta. Işığın banyo tartısında tartılabilecek bir kütlesi var mı? Kesinlikle hayır. Ancak bu bir yerçekimi alanı kaynağıdır, bu nedenle bir ışık kutusunun, ışıksız bir kutudan daha ağır olduğunu söyleyebiliriz - ölçtüğünüz "ağırlığın" bir enerji formu olduğunu rahatça anladığınız sürece değil, pound veya kilogram [kaynak: Van'a sorun ].

Çok Daha Fazla Bilgi

Yazarın Notu: Işık ne kadardır?

Işık ve kütle ile fotonlar ve enerji arasındaki ilişkiyi anlamak ürkütücüdür. Einstein'ın sabırla bizzat bize rehberlik etmesini dilemek yeterlidir.

İlgili Makaleler:

  • Kuantum Kriptoloji Nasıl Çalışır?
  • Özel Görelilik Nasıl Çalışır?
  • Görelilik nedir?
  • Einstein Hakkında Bilmediğiniz 10 Şey
  • Einstein'ın Beyni Nasıl Çalıştı?

Kaynaklar

  • Van'a sor. "Kütlesi olmadan ışığın momentumu nasıl olur?" Illinois Üniversitesi, Urban-Champaign Fizik Bölümünde. 2014. (25 Haziran 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1424
  • Van'a sor. "Işığın Ağırlığı." Illinois Üniversitesi, Urbana-Champaign Fizik Bölümünde. 2014. (25 Haziran 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1395
  • Van'a sor. "Fotonlar, kütle, yerçekimi, ışık, durgun kütle, değişmez kütle, enerji, momentum." Illinois Üniversitesi, Urban-Champaign Fizik Bölümünde. 2014. (25 Haziran 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=16351
  • Gibbs, Philip, Carr, Jim ve Koks, Don. et al. "Göreli kütle nedir?" Fizik ve Görelilik SSS. 2012. (25 Haziran 2014) http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/mass.html
  • Gibbs, Philip. "Işığın kütlesi var mı?" Fizik ve Görelilik SSS. 1997. (25 Haziran 2014) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/light_mass.html
  • Newton. "Güneş ışığı ve ağırlık." Argonne Ulusal Laboratuvarı. Haziran 2012. (25 Haziran 2014) http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00644.htm
  • UCSB ScienceLine. "Acaba ışık mı acaba ..." California Üniversitesi Santa Barbara. (25 Haziran 2014) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2976
  • Whitlock, Laura. "Bir astrofizikçiye sorun." NASA. (25 Haziran 2014) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/961102.html