Ved første øjekast virker spørgsmålet om skyggenes vægt fjollet. Selv hvis skyggen har nogen vægt, skal den være så lille, at den kun kan måles med mikropartikelteknikken. Der er også et andet spørgsmål, har lys vægt, da det på en eller anden måde skal give en bestemt vægt til noget objekt?
Begge disse spørgsmål virker underlige, men interessante nok, så jeg besluttede at finde ud af dem.
Lad os først huske Peter Pan, de siger, at han havde en levende skygge, men det var så ubetydeligt, at det så ud til at veje mere end cigaretrøg. Peter Pan var naturligvis en fiktiv karakter, skønt det på kvantniveau måske ikke betyder noget, og dets skaber, J. M. Barry, havde ikke nok videnskabelig viden.
Faktisk kan vi ved hjælp af en af referencerammerne konkludere, at vores skygger faktisk vejer mindre end intet. For fire hundrede år siden bemærkede astronom Johannes Kepler, at komethaler altid vender væk fra solen, og konkluderede, at solens stråler udøver et pres, der fører partikler væk. I slutningen af det 19. århundrede formulerede fysiker James Clerk Maxwell en ligning til beregning af lystrykket, som blev bekræftet eksperimentelt i 1903.
Jeg håber, du forstår, hvad jeg får til. Hvis du står, og solstrålene falder på dig, skaber du en zone med reduceret tryk, dækket med skygge. Sammenlignet med resten af landskabet vejer din skygge (eller mere præcist det område, det dækker) mindre.
Hvor meget mindre? Ikke meget. Trykket fra solstrålene er utroligt lille: mindre end en milliard Pa på jordoverfladen. Det vil med andre ord tage flere millioner menneskelige skygger for at tage højde for et pund lysstyrke i skyggen. Lys, der rammer Chicago, har en samlet styrke på ca. 1334N.
Men meget lille betyder ikke uvæsentlig. For at den japanske rumsonde Hayabusa skulle nærme sig asteroiden Itokawa i 2005 ved at holde musepekeren ved siden af den og heller ikke sprænge den eller kollidere med den, blev der taget højde for let tryk svarende til 1 procent af sondens motordrev. Dette blev udført med utrolig præcision, så sonden var i stand til at lande på asteroiden, indsamle støvprøver og vende tilbage til Jorden i juni 2010.
Salgsfremmende video:
Et andet lige så interessant objekt er den japanske solsejlbåd IKAROS, en drøm om science fiction-forfattere i mindst 50 år, blev endelig lanceret i 2017. Tanken var, at solsejlet brugte lysets tryk, solvinden (en svag strøm af ladede partikler, der stammede fra solcoronaen) og nyttelasten for dens bevægelse. I juni løftede IKAROS med succes sin sejlads, et 7,5 mikron kvadrat af ultra-tynd film, udstyret med et solcellepanel, der tjener som strømkilde. I juli rapporterede det japanske rumfartsagentur, at IKAROS drives fremad med et soltryk på 1,12 mN, hvilket i princippet ikke er så meget. Men denne kraft genereres af solens stråler, og den er gratis! Forskere har gjort dette i en afstand på mere end fire millioner kilometer! Det fortjener respekt.
I 2010 viste forskere ved det australske nationaluniversitet, at lys kan bruges til at løfte små partikler og flytte dem 30 cm fra hinanden. De regnede med, at de til sidst ville være i stand til at gøre det samme på 10 meter (33 fod), hvilket heller ikke synes så godt. Men hvis den lille partikel er en dødbringende virus, levende celle- eller gasmolekyle, der ikke kan flyttes på nogen anden måde … ved du, hvad jeg mener.
Så er spørgsmålet om skyggenes vægt dumt? Generelt, ja. Men på udkig efter et svar på dette dumme spørgsmål tager vi et lille, men meget betydningsfuldt skridt og prøver at forstå, hvad der er relativt let vægt? Tidligere blev dette spørgsmål stillet af Kepler, Maxwell, og nu er vi det.
Jeg kan huske oplevelsen fra skolefysikundervisningen. Lysstrålen blev rettet mod pumpehjulet, hvis kronblade var malet skiftevis hvidt og sort. Under påvirkning af lys begyndte turbinen at rotere, hvilket tydeligt viste, at lys har en impuls. Dette betyder, at lysstrømmen ikke kun er bølger, men også partikler-korpuskler (har en dobbelt eller dobbelt karakter). Hvad angår skyggenes vægt, har denne værdi en negativ værdi, fordi det mindste tryk på lysstråler tages op af kroppen, der skærmer skyggen.
Der er en hel diskussion om skyggen på spørgsmål:
- Vægt (i fysik) er den kraft, som kroppen presser på underlaget. Det forveksles normalt med masse, da vægten i jordens gravitationsfelt er proportional med massen, og proportionalitetskoefficienten (frit fald-acceleration) er praktisk talt uændret. I et roterende ikke-inertialt system (for eksempel i en roterende rumstation) vil centrifugalkraften (og med den vægten af genstande) være proportional med deres masse, men proportionalitetskoefficienten vil være anderledes. Nu om skyggen. Selvfølgelig er det ikke et objekt. Og hun har ingen masse. På en måde har skyggen dog vægt. Kun han er negativ! Når alt kommer til alt er en skygge fraværet af lys på grund af en hindring, der stod i dens vej. Lys er en strøm af fotoner med masse og hastighed og med dem momentum. Hvis fotonerne fløj, ville de overføre deres impulser til den belyste "understøtning" og udøve kontinuerligt tryk. Og pressetområde multipliceret er styrke. Vi kan sige lysets vægt. Nå, skyggen er fraværet af både lys og dens "vægt". Det vil sige, at sammenlignet med belysning ser skyggen ud til at have en "negativ" vægt, omtrent som et "hul" (mangel på et negativt ladet elektron i en halvleder) "har" en positiv ladning.
- Hvad er absurd? Fotoner har ikke masse, de har fart, og hvis du ledes af formlen E = mc ^ 2, vil energien for en foton være lig med E = pc, fordi fotoner ikke og ikke kan have hvilemasse. Nu om den negative masse. Den negative masse, hypotetisk, besættes af partikler af eksotisk stof. Og dette manifesteres i det faktum (glem ikke, at masse er et mål for inerti), at hvis du "skubber" denne partikel, vil den flyve i den anden retning. Det har intet at gøre med dette spørgsmål. Hvis du følger din gadelogik, kan alt, hvad der ser ud til, kaldes negativt, men der er en vis hindring for dette. De blev også moret af sådanne rå antagelser som: momentum er masse, og masse er kraft, og kraft er tryk, og tryk er vægt. Med denne tilgang kan du bevise alt. Der er endda et navn på dette (jeg kan ikke huske),når en falsk dom er taget som grundlag (sandheden) og den nødvendige udsagn er afledt herfra. Du kan være en god konspirationsteoretiker.
- Der er ingen impuls uden masse. Energi uden masse findes heller ikke. Der blev ikke sagt et ord om massen. Vægten er ikke masse. Dette er blevet sagt helt fra begyndelsen. Skyggen "vægt" er negativ (på en måde). Der var ingen skygge af en "masse". At repræsentere fraværet af noget som tilstedeværelsen af noget direkte modsat er en praktisk, langvarig og udbredt tradition i fysikken. Jeg henviser ikke ved et uheld til "huller" (mangel på elektroner) i halvledere. Det er praktisk at betragte dem (og betragtes!) Som "ladningsbærere" med underformen af elektroner, men det modsatte tegn på ladningen. Fordi jeg ikke arbejdede med at lære dig det grundlæggende i fysik.
- Det er svært at ignorere et spørgsmål, der har et fundamentalt forkert svar, der hænger i toppen. Vægt er en fysisk vektormængde, der karakteriserer en legems handlingskraft på en understøtning. P = m * g. Det ses, at vægten kan være negativ, f.eks. Hvis densiteten af legemet er mindre end mediets densitet (opdriftskraften virker på kroppen). Negativ vægt betyder ikke dets fravær. Nu lidt om, hvad en skygge er. Shadow er et optisk fænomen, der opstår under forskellige lysforhold. Og dette betyder ikke en fuldstændig fravær af lys. Det er bare at den ene overflade er lysere (flere fotoner rammer og reflekterer over den), og den anden er lysere (skygge). Vi ved, at fotoner ikke har masse (hvis en foton havde masse, ville dens afbøjning i tyngdefeltet skulle afhænge af dens hyppighed, men vi observerer ikke dette, ifølge alle beregninger er det achromatisk indtil videre),og har derfor ingen vægt, men de har energi og fart. Da fotoner har fart, udøver lys, der falder på et legeme, tryk på det (kvanteteorien om lys forklarer lystryk som et resultat af overførsel af momentum med fotoner til atomer eller molekyler af et stof), men det kan ikke identificeres med vægt på nogen måde. Alt det ovenstående er en kommentar til Nektos svar. Faktisk har skyggen ingen vægt, fordi det kun er et optisk fænomen, såsom overløb af benzin (interferens i tynde film) eller din reflektion i vand.men det kan ikke identificeres med vægt på nogen måde. Alt det ovenstående er en kommentar til Nektos svar. Faktisk har skyggen ingen vægt, fordi det kun er et optisk fænomen, såsom overløb af benzin (interferens i tynde film) eller din reflektion i vand.men det kan ikke identificeres med vægt på nogen måde. Alt det ovenstående er en kommentar til Nektos svar. Faktisk har skyggen ingen vægt, fordi det kun er et optisk fænomen, såsom overløb af benzin (interferens i tynde film) eller din reflektion i vand.
- Beviser frekvensuafhængighed noget? I klassisk mekanik er lysets vinkelafbøjning også uafhængig af frekvens (deltaV / c) = (2 * G * M) / (R * c2). I SRT vil der være (deltaV / c) = (4 * G * M) / (R * c2), det vil sige dobbelt så mange, men ingen afhængigheder tilføjes / tilføjes. Jeg tvivler på, at enhver parameter i systemet kan forsvinde fra en ændring i terminologien. Det vil sige, at lysets vægt ikke skal gå nogen steder. Det skal muligvis omdefineres på en eller anden måde, men det skulle ikke være, at det i den gamle version var ikke-nul, og i den nye var det nul. Der er desuden en impuls.
HVORDAN MANGE LYSER VÆGTEN? Så meget som hans energi
Fotoner, lyspartikler, har ingen hvilemasse og findes kun i bevægelse med lysets hastighed. Derfor kan en foton ikke vejes. Imidlertid udsender væggene i ethvert fartøj termisk stråling og fylder det indre volumen med fotoner. De bevæger sig tilfældigt i alle retninger, og deres gennemsnitlige hastighed er nul. Sådan, som fysikere siger, har en fotongas en masse svarende til dens energi (E = mc2), og i princippet kan den vejes. F.eks. Vejer varmestråling inde i en literbeholder ca. et carbonatom. Strålingsmassen vokser hurtigt med temperaturen, men kun ved en milliard grader vil den være lig i densitet som det stof, vi er vant til. Desuden vil denne stråling i sig selv ikke længere være almindeligt lys, men hårde røntgenstråler.
Det er let at finde ud af det. Vi løber hen til køkkenet, tager en elektronisk skala og sætter det omkring middagstid direkte vinkelret på sollys. Hvis vi antager, at vi er rene og alt lys reflekteres fuldstændigt fra den skinnende overflade af vægten, tager vi fra ru.wikipedia.org-tabellen den numeriske værdi af solens tryk ved fuld refleksion (9,08 mikroNewtons per kvadratmeter) og multiplicerer med området for arbejdsoverfladen af vores vægte (~ 0,11 kvadratmeter)). Vi får ~ 100 nanoNewton, kraften fra solvindtrykket på vægterne. Vi oversætter dette til de enheder, der er kendt for alle (kilogram), og dividerer resultatet med acceleration af tyngdekraften (9,8 m / s ^ 2). Er dette resultatet, som vi kunne se i vores køkkenskala, vejer sollys, ~ 10 nanogram?
I modsætning til den ganske almindelige opfattelse er der en analog af lysmassen, og den er ret fysisk meningsfuld. Lad os lave et tankeeksperiment. Lad os sige, at du har et kammer med spejlet, absolut reflekterende indvendige vægge og en nøjagtigt kendt masse. Og lad nu en kraftig stråle af en eller anden laser komme ind i den i en kort periode gennem hullet, hvorefter hullet lukkes. Lys er i kammeret og rejser der fra væg til væg.
Så hvis der var mulighed for ultra-præcise målinger, ville det blive opdaget, at massen af kammeret med lyset fanget inde ville være steget. Især vil det blive tungere. Og hendes inerti vil vokse. Og tyngdekraften (!). Traditionelt henføres alle disse egenskaber specifikt til massen.
Det formelle bevis er i det mindste dette: lad elektronerne og positronerne være i kammeret i nogen tid; Naturligvis øger de den samlede masse. Kort efter udsletter de alle - og vi har et kamera med gamma quanta. Det er tydeligt, at kammerets masse ikke har ændret sig!
Hvor meget vejer universet?
Hvor meget universet vejer, kan du prøve at beregne ved at bestemme massen af kvasarer. Ved at studere tilstødende galakser har forskerne bestemt, at der er en sammenhæng mellem det sorte huls masse og galaksen. Typisk er massen af et sort hul en lille procentdel af massen af et stjernesystem, der spænder fra ca. 0,14 procent til 0,5 procent. Hvis dette forhold er sandt i det tidlige univers, bør Galaxy's masse svare til de svimlende billioner af solmasser i stjerner. For ikke at nævne dets mørke bestanddel, som er langt den mest massive del af ethvert stjernesystem. Det er endnu ikke muligt at bestemme massen af andre galakser, hvis de findes i det moderne univers. Men hvis galakser findes i det forudsagte masseområde, vil de først blive opdaget i denne æra.
At studere galaksenes massivitet giver information om, hvordan den vokser i universet. Dens vækst er ca. 2000 km pr. Dag. Der er en fuldstændig ikke-beviselig figur, at Galaxy's masse er et eller andet sted i tons halvtreds. Lysstyrken i fjerne kvasarer og universets vægt.
Hvorfor er der en sammenhæng mellem massen af et sort hul og en galakse? Hvad er forholdet mellem akkretion af sort hul og stjernedannelse? Forskerne beregnet, at kvasars lysstyrke afhænger af maksimal hastighed på Eddington-grænsen. Eddington-grænsen findes, fordi jo hurtigere det sorte hul absorberer kroppen, desto mere friktion, og derfor produceres mere lys i akkretionsskiven. Når forbrugshastigheden for et sort hul stiger, øges den udsendte strålingsenergi, hvilket igen bremser forbruget. Eddington-grænsen er nået.
Eddington-grænsen er den kritiske maksimale værdi af strålingseffekten og lysstyrken. Bevist af den engelske astrofysiker Arthur Eddington som en betingelse for ligevægten mellem tryk, tryk og stråling. Yderligere lys udsendes udad, hvilket lægger pres på det faldende materiale og bremser det. Så modsat som det kan se ud, udøver lys faktisk pres på genstande i tilstrækkeligt lys og svarer til betydelig kraft.
Forskere danner nogle overbevisende modeller for sådanne spørgsmål vedrørende sorte huller, men der er ingen enighed om dette spørgsmål. Hvis kvasaren er et unikt laboratorium til undersøgelsen, udvikler det sorte hul i kvasaren og galaksen sig sammen.
Lys fra en kvasar kan også bruges til at lære om universet på andre måder. Lysstyrken giver forskere mulighed for at undersøge det intergalaktiske miljø som aldrig før. Det intergalaktiske medium er fordelingen af gas og støv mellem galakser, der indeholder brint, helium og forskellige metaller (under astrofysiske forhold er alle de ovennævnte heliumelementer kendt som "metaller"). Lys fra en kvasar skal rejse længe nok, før det når jorden. Når lys bevæger sig gennem gas, trænger nogle bølgelængder af lys ind i gassen bedre end andre, og nogle elementer blokerer visse bølgelængder. For eksempel ved at studere spektret fra et objekt og se, at der mangler nogle bølgelængder i spektret, kan forskere lære om gasindholdet. Imidlertid bliver processen vanskeligere, især på så lange afstande. Med en lysere lysdæmper (ændring i magt) er det vanskeligere at skelne mellem disse huller eller linjer i spektret.
Kvasars lysstyrke giver en klarere måling af det intergalaktiske miljø. Når man har bestemt kvasarens lysstyrke, kan man svare på spørgsmålet: "Hvor meget vejer universet?" Og da metaller i det intergalaktiske medium blev produceret ved at flette stjernekernerne, kan målinger af disse elementer hjælpe forskere med at lære om stjernedannelsesprocesser i universet.