Na první pohled vypadá otázka hmotnosti stínu hloupě. I když má stín nějakou váhu, musí být tak malý, že jej lze měřit pouze pomocí mikročásticové techniky. Je tu ještě jedna otázka: má světlo váhu, protože by tak či onak mělo nějakému předmětu dát určitou váhu?
Obě tyto otázky se zdají divné, ale dost zajímavé, takže jsem se rozhodl je vyřešit.
Nejprve si vzpomeňme na Petra Pana, který říká, že měl živý stín, ale bylo to tak zanedbatelné, že se zdálo, že váží jen cigaretový kouř. Peter Pan byl samozřejmě fiktivní postava, i když na kvantové úrovni na tom nemusí záležet, a jeho tvůrce J. M. Barry, neměl dost vědeckých znalostí.
Opravdu, pomocí jednoho z referenčních rámců, můžeme dojít k závěru, že naše stíny vlastně váží méně než nic. Před čtyřmi sty lety si astronom Johannes Kepler všiml, že ocasy komety jsou vždy obráceny od Slunce, a dospěl k závěru, že sluneční paprsky vyvíjejí tlak, který odvádí částice. Na konci 19. století fyzik James Clerk Maxwell vytvořil rovnici pro výpočet tlaku světla, který byl experimentálně potvrzen v roce 1903.
Doufám, že pochopíš, k čemu se dostanu. Pokud stojíte a paprsky slunce na vás padají, vytvoříte zónu se sníženým tlakem pokrytou stínem. Ve srovnání se zbytkem krajiny váží váš stín (nebo přesněji oblast, kterou pokrývá).
O kolik méně? Ne moc. Tlak slunečních paprsků je neuvěřitelně malý: méně než miliarda Pa na zemský povrch. Jinými slovy, bylo by potřeba několika milionů lidských stínů, aby odpovídaly za jednu libru světelné intenzity ve stínu. Světlo stávkující město Chicago má celkovou sílu asi 1334N.
Velmi malý však neznamená nedůležité. Aby se japonská kosmická sonda Hayabusa v roce 2005 přiblížila k asteroidu Itokawa, vznášela se vedle ní a také ji nevybuchla, ani se s ní nesrážel, byl zohledněn světelný tlak rovný 1 procentu tahu sondy. Bylo to provedeno s neuvěřitelnou přesností, takže sonda byla schopna přistát na asteroidu, sbírat vzorky prachu a vrátit se na Zemi v červnu 2010.
Propagační video:
Dalším stejně zajímavým objektem je japonská sluneční plachetnice IKAROS, sen sňatků o sci-fi po dobu nejméně 50 let, byl konečně uveden na trh v roce 2017. Myšlenkou bylo, že sluneční plachta použila tlak světla, sluneční vítr (slabý proud nabitých částic vycházející ze sluneční korony) a užitečné zatížení, aby se pohybovala. V červnu IKAROS úspěšně zvedl svou plachtu, ultratenký film o průměru 7,5 mikronů, vybavený solárním panelem sloužícím jako zdroj energie. V červenci japonská kosmická agentura oznámila, že IKAROS je poháněn vpřed solárním tlakem 1,12 mN, což v zásadě není tolik. Ale tato energie je generována slunečními paprsky a je zdarma! Vědci to udělali na vzdálenost více než čtyři miliony kilometrů! Zaslouží si to úctu.
V roce 2010 vědci na australské národní univerzitě ukázali, že světlo lze použít ke zvednutí malých částic a k jejich posunutí o 12 palců (30 cm) od sebe. Mysleli si, že nakonec budou schopni udělat totéž na 10 stopách, což se také nezdá tak skvělé. Pokud je však drobná částice smrtící virus, živá buňka nebo molekula plynu, která se nemůže pohybovat jiným způsobem … víte, co tím myslím.
Je tedy otázka o hmotnosti stínové hloupá? Obecně ano. Při hledání odpovědi na tuto hloupou otázku však podnikneme malý, ale velmi významný krok a pokusíme se pochopit, co je relativně nízká hmotnost? Dříve byla tato otázka položena Keplerem, Maxwellem a nyní jsme.
Pamatuji si ten zážitek ze školní fyziky. Paprsek světla směřoval k oběžnému kolu, jehož plátky byly malovány střídavě bílé a černé. Pod vlivem světla se turbína začala otáčet, což jasně prokázalo, že světlo má impuls. To znamená, že světelný tok není jen vlnami, ale také částečkami-tělísky (má duální nebo duální povahu). Pokud jde o hmotnost stínu, má tato hodnota zápornou hodnotu, protože nejmenší tlak paprsků světla je přijímán tělem, které stíní stín.
Existuje celá diskuse o stínu na Тhequestion:
- Hmotnost (ve fyzice) je síla, se kterou tělo tlačí na podpěru. Obvykle je zaměňováno s hmotou, protože v gravitačním poli Země je hmotnost úměrná hmotnosti a koeficient proporcionality (zrychlení volného pádu) se prakticky nemění. Rovněž v rotujícím neinerciálním systému (například v rotující vesmírné stanici) bude odstředivá síla (as tím i hmotnost předmětů) úměrná jejich hmotnosti, ale koeficient proporcionality bude odlišný. Nyní o stínu. Samozřejmě to není objekt. A nemá žádnou mši. Avšak v jistém smyslu má stín váhu. Pouze on je negativní! Stín je koneckonců nepřítomnost světla kvůli překážce, která stála v jeho cestě. Světlo je proud fotonů s hmotností a rychlostí as nimi hybností. Pokud by fotony létaly, přenášely by své impulsy na osvětlenou „podporu“a vyvíjely by nepřetržitý tlak. A tlakvynásobená plocha je síla. Můžeme říci váhu světla. Stínem je absence světla a jeho „váhy“. To znamená, že ve srovnání s osvětlením se zdá, že stín má „negativní“hmotnost, přibližně jako „díra“(nedostatek negativně nabitého elektronu v polovodiči) „má„ kladný náboj.
- Co je absurdní? Fotony nemají hmotnost, mají hybnost, a pokud se řídíte vzorcem E = mc ^ 2, pak se pro foton bude energie rovnat E = pc, protože fotony nemají a nemohou mít klidovou hmotu. Nyní o negativní hmotnosti. Negativní hmota je hypoteticky posedlá částicemi exotické hmoty. A to se projevuje ve skutečnosti (nezapomeňte, že hmotnost je mírou setrvačnosti), že pokud tuto částici „zatlačíte“, bude létat opačným směrem. S tímto problémem nemá nic společného. Pokud se budete řídit svou pouliční logikou, pak všechno, co se zdá být, může být nazváno záporné, ale existuje určitá překážka. Byli také pobaveni tak surovými předpoklady, jako je: hybnost je hmota a hmota je síla a síla je tlak a tlak je váha. S tímto přístupem můžete dokázat cokoli. K tomu je dokonce název (nepamatuji si),když je založen falešný úsudek jako základ (pravda) a prohlášení, které je třeba, je z toho odvozeno. Můžete být dobrým konspiračním teoretikem.
- Neexistuje žádný impuls bez hmoty. Energie bez hmoty také neexistuje. O mši nebylo řečeno ani slovo. Hmotnost není hmotnost. To bylo řečeno od samého začátku. „Váha“stínu je negativní (v jistém smyslu). Nebyl žádný stín „hmoty“. Představovat nepřítomnost něčeho jako přítomnost něčeho přímo opačného je pohodlná, dlouhotrvající a široce používaná tradice ve fyzice. Nehodně odkazuji na „díry“(nedostatek elektronů) v polovodičích. Je vhodné je považovat (a jsou považovány!) Za „nosiče náboje“s podformou elektronů, ale opačným znaménkem náboje. Protože jsem nepracoval, abych vás naučil základům fyziky.
- Je těžké ignorovat otázku, která má v horní části zásadně špatnou odpověď. Hmotnost je vektorové fyzické množství, které charakterizuje sílu působení těla na podpěru. P = m * g. Je vidět, že hmotnost může být záporná, například pokud je hustota těla menší než hustota média (vztlaková síla působí na tělo). Záporná váha neznamená její nepřítomnost. Teď něco o tom, co je stín. Stín je optický jev, ke kterému dochází za různých světelných podmínek. A to neznamená úplnou absenci světla. Je to jen to, že jeden povrch je jasnější (více fotonů zasahuje a odráží se na něm) a druhý je stmívač (stín). Víme, že fotony nemají hmotnost (pokud měl foton hmotnost, pak by jeho vychýlení v gravitačním poli muselo záviset na jeho frekvenci, ale to pozorujeme, podle všech výpočtů je zatím achromatické),a proto nemají žádnou váhu, ale mají energii a hybnost. Protože fotony mají hybnost, světlo dopadající na tělo na něj vyvíjí tlak (kvantová teorie světla vysvětluje světelný tlak v důsledku přenosu hybnosti fotony na atomy nebo molekuly látky), ale nemůže být žádným způsobem identifikována s hmotností. To vše je komentář k Nektově odpovědi. Ve skutečnosti stín nemá žádnou váhu, protože je to jen optický jev, jako je přetečení benzínu (interference v tenkých filmech) nebo váš odraz ve vodě.ale nelze ji nijak identifikovat pomocí váhy. To vše je komentář k Nektově odpovědi. Ve skutečnosti stín nemá žádnou váhu, protože je to jen optický jev, jako je přetečení benzínu (interference v tenkých filmech) nebo váš odraz ve vodě.ale nelze ji nijak identifikovat pomocí váhy. To vše je komentář k Nektově odpovědi. Ve skutečnosti stín nemá žádnou váhu, protože je to jen optický jev, jako je přetečení benzínu (interference v tenkých filmech) nebo váš odraz ve vodě.
- Dokazuje nezávislost kmitočtu něco? V klasické mechanice je úhlová výchylka světla také nezávislá na frekvenci (deltaV / c) = (2 * G * M) / (R * c2). V SRT bude (deltaV / c) = (4 * G * M) / (R * c2), tj. Dvakrát tolik, ale nejsou přidávány / přidávány žádné závislosti. Pochybuji, že ze změny terminologie může zmizet jakýkoli parametr systému. To znamená, že hmotnost světla by neměla nikam jít. Možná bude třeba nějak předefinovat, ale nemělo by to být tak, že ve staré verzi to bylo nenulové a v nové verzi nulové. Navíc je zde impuls.
JAK MÁ MÁ SVĚTOVÁ HMOTNOST? Stejně jako jeho energie
Fotony, částice světla, nemají žádnou zbytkovou hmotu a existují pouze v pohybu rychlostí světla. Jeden foton proto nelze zvážit. Stěny jakékoli nádoby však vyzařují tepelné záření a vyplňují vnitřní objem fotony. Pohybují se náhodně ve všech směrech a jejich průměrná rychlost je nula. Tak, jak říkají fyzici, má fotonový plyn hmotnost odpovídající jeho energii (E = mc2) a v zásadě jej lze zvážit. Například tepelné záření uvnitř litrové nádoby váží asi jeden atom uhlíku. Hmotnost záření rychle roste s teplotou, ale pouze při miliardě stupňů bude mít stejnou hustotu jako látka, na kterou jsme zvyklí. Navíc toto záření samo o sobě již nebude obyčejným světlem, ale tvrdými rentgenovými paprsky.
Je snadné to zjistit. Běžíme do kuchyně, vezmeme elektronickou váhu a asi v poledne ji nastavíme přímo kolmo na sluneční světlo. Za předpokladu, že jsme čisté a veškeré světlo se zcela odráží od lesklého povrchu vah, vezmeme z tabulky ru.wikipedia.org číselnou hodnotu tlaku Slunce při plném odrazu (9,08 mikroNewtonů na metr čtvereční) a vynásobíme plochou pracovní plochy našich hmotností (~ 0,11 čtverečního metru)). Dostáváme ~ 100 nanoNewtonů, sílu tlaku slunečního větru na váhu. Převedeme to na jednotky známé všem (kilogramy) a výsledek vydělíme gravitačním zrychlením (9,8 m / s ^ 2). Je to výsledek, který bychom viděli v naší kuchyni, vážení slunečního světla, ~ 10 nanogramů?
Na rozdíl od docela běžného názoru existuje analog hmoty světla a je to docela fyzicky smysluplné. Udělejme si myšlenkový experiment. Řekněme, že máte komoru se zrcadlenými, absolutně reflexními vnitřními stěnami a přesně známou hmotou. A nyní nechte na krátkou dobu vniknout silný paprsek nějakého laseru otvorem, brzy poté se otvor uzavře. V komoře je světlo, které cestuje od zdi ke zdi.
Pokud by tedy existovala možnost velmi přesných měření, bylo by zjištěno, že by se zvýšila hmotnost komory s uvnitř zachyceným světlem. Zejména to bude těžší. A její setrvačnost poroste. A gravitace (!). Tradičně se všechny tyto vlastnosti připisují specificky hmotnosti.
Formální důkaz je přinejmenším tento: ať jsou elektrony a pozitrony nějakou dobu v komoře; Přirozeně zvyšují celkovou hmotnost. Brzy nato všichni zničí - a my máme kameru s gama quanta. Je zřejmé, že se hmotnost komory nezměnila!
Kolik váží vesmír?
Kolik vesmír váží, můžete se pokusit spočítat určením hmotnosti kvasarů. Studiem sousedních galaxií vědci zjistili, že existuje korelace mezi hmotností černé díry a galaxie. Hmotnost černé díry je obvykle malé procento hmotnosti hvězdného systému, pohybující se od asi 0,14 procenta do 0,5 procenta. Pokud je tento vztah pravdivý v časném vesmíru, měla by být hmota galaxie ekvivalentní s ohromujícími biliony solárních hmot ve hvězdách. Nemluvě o jeho temné základní hmotě, která je zdaleka nejmasivnější součástí každé hvězdné soustavy. Dosud není možné určit množství dalších galaxií, pokud existují v moderním vesmíru. Pokud však galaxie existují v předpovězeném hmotnostním rozsahu, bude to poprvé detekováno v této éře.
Studium masivity galaxie poskytne informace o tom, jak roste ve vesmíru. Jeho růst je asi 2000 km za den. Existuje zcela neověřitelná postava, že hmotnost Galaxie je někde v padesáté síle tun. Svítivost vzdálených kvasarů a hmotnost vesmíru.
Proč existuje korelace mezi hmotou černé díry a galaxie? Jaký je vztah mezi narůstáním černé díry a tvorbou hvězd? Vědci vypočítali, že svítivost kvasarů závisí na maximální rychlosti na Eddingtonově limitu. Eddingtonův limit existuje, protože čím rychleji černá díra absorbuje tělo, tím více tření, a proto se v akrečním disku vytváří více světla. S rostoucí spotřebou černé díry se zvyšuje množství vyzařované energie záření, což zase zpomaluje rychlost spotřeby. Je dosaženo Eddingtonova limitu.
Eddingtonův limit je kritická maximální hodnota radiační síly a jasu. Poskytuje anglický astrofyzik Arthur Eddington jako podmínku rovnováhy tahu, tlaku a záření. Další světlo je emitováno směrem ven, vyvíjí tlak na padající materiál a zpomaluje ho. Světlo ve skutečnosti vyvíjí tlak na objekty v dostatečném světle a odpovídá značné energii.
Vědci vytvářejí některé přesvědčivé modely týkající se takových otázek týkajících se úlohy černých děr, ale v této otázce neexistuje shoda. Pokud je kvazár pro tuto studii jedinečnou laboratoří, pak se černá kvazarová díra a galaxie - vyvíjejí společně.
Světlo z kvazaru lze také použít k poznání vesmíru jinými způsoby. Jas umožní vědcům zkoumat intergalaktické prostředí jako nikdy předtím. Mezigalaktické médium je distribuce plynu a prachu mezi galaxiemi obsahujícími vodík, helium a různé kovy (v astrofyzikálních podmínkách jsou všechny výše uvedené prvky helia známé jako „kovy“). Světlo z kvazaru musí cestovat dostatečně dlouho, než dosáhne Země. Když světlo prochází plynem, některé vlnové délky světla pronikají plynem lépe než jiné a některé prvky blokují určité vlnové délky. Například studiem spektra z předmětu a pozorováním, že ve spektru chybí některé vlnové délky, se vědci mohou dozvědět o obsahu plynu. Tento proces se však stává obtížnějším, zejména na takových dlouhých vzdálenostech. U stmívače (změna výkonu) je obtížnější rozlišit mezi těmito mezerami nebo čarami ve spektru.
Jas kvasaru poskytne jasnější měření intergalaktického prostředí. Poté, co určíme jas kvasaru, můžeme odpovědět na otázku: "Kolik váží vesmír?" A také, protože kovy v intergalaktickém médiu byly vyrobeny sloučením jader hvězd, měření těchto prvků může vědcům pomoci dozvědět se o procesech formování hvězd ve vesmíru.