Ved første øyekast virker spørsmålet om skyggens vekt tåpelig. Selv om skyggen har noen vekt, må den være så liten at den bare kan måles med mikropartikkelteknikken. Det er også et annet spørsmål, har lys vekt, siden det på en eller annen måte skal gi en viss vekt til noe objekt?
Begge disse spørsmålene virker rare, men interessante nok, så jeg bestemte meg for å finne ut av dem.
La oss huske Peter Pan først, de sier at han hadde en levende skygge, men det var så ubetydelig at det så ut som om det ikke veide mer enn sigarettrøyk. Peter Pan var selvfølgelig en fiktiv karakter, selv om det på kvantnivå kanskje ikke betyr noe, og dets skaper, J. M. Barry, hadde ikke nok vitenskapelig kunnskap.
Med en av referanserammene kan vi faktisk konkludere med at skyggene våre faktisk veier mindre enn ingenting. For fire hundre år siden la astronomen Johannes Kepler merke til at kometthaler alltid vender bort fra sola, og konkluderte med at solstrålene utøver trykk som fører partikler bort. På slutten av 1800-tallet formulerte fysikeren James Clerk Maxwell en ligning for å beregne lystrykket, som eksperimentelt ble bekreftet i 1903.
Jeg håper du forstår hva jeg får til. Hvis du står og solstrålene faller på deg, lager du en sone med redusert trykk, dekket med skygge. Sammenlignet med resten av landskapet, veier skyggen din (eller mer nøyaktig området det dekker) mindre.
Hvor mye mindre? Ikke mye. Trykket fra solstrålene er utrolig lite: mindre enn en billionth Pa på jordoverflaten. Det vil med andre ord ta flere millioner menneskeskygger for å ta høyde for ett kilo lysintensitet i skyggen. Lett slående byen Chicago har en total styrke på cirka 1334N.
Veldig lite betyr imidlertid ikke uviktig. For at den japanske romfartssonden Hayabusa skulle nærme seg asteroiden Itokawa i 2005, holde musepekeren ved siden av den, og heller ikke detonerer den eller kollidere med den, ble det tatt et lett trykk som tilsvarer 1 prosent av sondens motordrift. Dette ble gjort med utrolig presisjon, så sonden klarte å lande på asteroiden, samle støvprøver og returnere til jorden i juni 2010.
Salgsfremmende video:
Et annet like interessant objekt er den japanske solseilbåten IKAROS, en drøm om science fiction-forfattere i minst 50 år, ble endelig lansert i 2017. Tanken var at solseilet brukte trykket av lys, solvinden (en svak strøm av ladde partikler som kom fra solcorona) og nyttelast for bevegelsen. I juni heiste IKAROS seilet, en 7,5 mikron kvadrat av ultra-tynn film, utstyrt med et solcellepanel som fungerer som strømkilde. I juli rapporterte det japanske romfartsorganet at IKAROS blir fremdrevet med et soltrykk på 1,12 mN, som i prinsippet ikke er så mye. Men denne kraften er generert av solstrålene, og den er gratis! Forskere har gjort dette på mer enn fire millioner kilometer! Det fortjener respekt.
I 2010 viste forskere ved Australian National University at lys kan brukes til å løfte bittesmå partikler og flytte dem 30 cm fra hverandre. De regnet med at de etter hvert ville være i stand til å gjøre det samme på 10 meter, noe som heller ikke virker så bra. Imidlertid, hvis den lille partikkelen er et livsfarlig virus, levende celle eller gassmolekyl som ikke kan flyttes på noen annen måte … vet du hva jeg mener.
Så er spørsmålet om skyggenes vekt dumt? Generelt, ja. På jakt etter et svar på dette dumme spørsmålet tar vi imidlertid et lite, men veldig viktig skritt, og prøver å forstå hva som er relativt lett? Tidligere ble dette spørsmålet stilt av Kepler, Maxwell, og nå er vi det.
Jeg husker opplevelsen fra skolefysikkundervisningen. Lysstrålen ble rettet mot løpehjulet, hvis kronblad ble malt vekselvis hvitt og svart. Under påvirkning av lys begynte turbinen å rotere, noe som tydelig beviste at lys har en impuls. Dette betyr at den lysende fluksen ikke bare er bølger, men også partikler-korpuskler (har en dobbel eller dobbelt karakter). Når det gjelder skyggens vekt, har denne verdien en negativ verdi fordi det minste trykk fra lysstrålene blir tatt på av kroppen som screener skyggen.
Det er en hel diskusjon om skyggen på spørsmål:
- Vekt (i fysikk) er kraften som kroppen trykker på støtten med. Det forveksles vanligvis med masse, siden i jordens gravitasjonsfelt er vekten proporsjonal med masse, og proporsjonalitetskoeffisienten (fritt fallakselerasjon) er praktisk talt uendret. Også i et roterende ikke-treghetssystem (for eksempel i en roterende romstasjon) vil sentrifugalkraften (og med den vekten av gjenstander) være proporsjonal med deres masse, men proporsjonalitetskoeffisienten vil være forskjellig. Nå om skyggen. Selvfølgelig er det ikke et objekt. Og hun har ingen masse. På en måte har skyggen imidlertid vekt. Bare han er negativ! Tross alt er en skygge fraværet av lys på grunn av en hindring som sto i dens vei. Lys er en strøm av fotoner med masse og hastighet, og med dem fart. Hvis fotonene fløy, ville de overføre sine impulser til den opplyste "støtten" og utøve kontinuerlig trykk. Og pressetområdet multiplisert er styrke. Vi kan si lysets vekt. Vel, skyggen er fraværet av både lys og dens "vekt". Det vil si at sammenlignet med belysning ser skyggen ut til å ha en "negativ" vekt, omtrent som et "hull" (mangel på et negativt ladet elektron i en halvleder) "har" en positiv ladning.
- Hva er absurd? Fotoner har ikke masse, de har fart, og hvis du blir veiledet av formelen E = mc ^ 2, vil energien for et foton være lik E = pc, fordi fotoner ikke og ikke kan ha hvilemasse. Nå om den negative massen. Den negative massen er hypotetisk besatt av partikler av eksotisk materiale. Og dette manifesteres i det faktum (ikke glem at masse er et mål på treghet) at hvis du "skyver" denne partikkelen, vil den fly i den andre retningen. Det har ingenting med denne saken å gjøre. Hvis du følger gatelogikken din, kan alt som ser ut til å bli kalt negativt, men det er noe hinder for dette. De ble også underholdt av slike rå antagelser som: momentum er masse, og masse er kraft, og kraft er trykk, og trykk er vekt. Med denne tilnærmingen kan du bevise hva som helst. Det er til og med et navn på dette (jeg husker ikke),når en falsk dom blir tatt som grunnlag (sannhet) og uttalelsen som er nødvendig er avledet av den. Du kan være en god konspirasjonsteoretiker.
- Det er ingen impuls uten masse. Energi uten masse eksisterer heller ikke. Det ble ikke sagt et ord om massen. Vekten er ikke masse. Dette har blitt sagt helt fra begynnelsen. Skyggen "vekt" er negativ (på en måte). Det var ingen skygge av en "masse". Å representere fraværet av noe som tilstedeværelsen av noe direkte motsatt er en praktisk, langvarig og mye brukt tradisjon i fysikken. Jeg refererer ikke tilfeldigvis til "hull" (mangel på elektroner) i halvledere. Det er praktisk å betrakte dem (og blir betraktet!) Som "ladningsbærere" med underformen til elektroner, men det motsatte tegnet på ladningen. Fordi jeg ikke jobbet for å lære deg det grunnleggende i fysikk.
- Det er vanskelig å se bort fra et spørsmål som har et grunnleggende galt svar som henger i toppen. Vekt er en fysisk vektormengde som kjennetegner kroppens handlingskraft på en støtte. P = m * g. Man ser at vekten kan være negativ, for eksempel hvis tettheten til kroppen er mindre enn mediumets tetthet (oppdriftskraften virker på kroppen). Negativ vekt betyr ikke dets fravær. Nå litt om hva en skygge er. Shadow er et optisk fenomen som oppstår under forskjellige lysforhold. Og dette betyr ikke et fullstendig fravær av lys. Det er bare at den ene overflaten er lysere (flere fotoner treffer og reflekterer over den), og den andre er lysere (skygge). Vi vet at fotoner ikke har masse (hvis et foton hadde masse, ville dens avbøyning i tyngdefeltet måtte avhenge av frekvensen, men vi observerer ikke dette, ifølge alle beregninger er det achromatisk så langt),og har derfor ingen vekt, men de har energi og fart. Siden fotoner har fart, utøver lys som faller på en kropp trykk på det (kvanteteorien om lys forklarer lystrykk som et resultat av overføring av momentum av fotoner til atomer eller molekyler av et stoff), men det kan ikke identifiseres med vekt på noen måte. Alt dette er en kommentar til Nektos svar. Faktisk har skyggen ingen vekt, fordi det bare er et optisk fenomen, for eksempel overløpet av bensin (forstyrrelse i tynne filmer) eller din refleksjon i vann.men det kan ikke identifiseres med vekt på noen måte. Alt dette er en kommentar til Nektos svar. Faktisk har skyggen ingen vekt, fordi det bare er et optisk fenomen, for eksempel overløpet av bensin (forstyrrelse i tynne filmer) eller din refleksjon i vann.men det kan ikke identifiseres med vekt på noen måte. Alt dette er en kommentar til Nektos svar. Faktisk har skyggen ingen vekt, fordi det bare er et optisk fenomen, for eksempel overløpet av bensin (forstyrrelse i tynne filmer) eller din refleksjon i vann.
- Beviser frekvensuavhengighet noe? I klassisk mekanikk er også den vinklede avbøyningen av lys uavhengig av frekvens (deltaV / c) = (2 * G * M) / (R * c2). I SRT vil det være (deltaV / c) = (4 * G * M) / (R * c2), det vil si dobbelt så mye, men ingen avhengigheter blir lagt til / lagt til. Jeg tviler på at en hvilken som helst parameter i systemet kan forsvinne fra endring i terminologi. Det vil si at lysets vekt ikke skal gå noen vei. Det kan hende at den må defineres på en eller annen måte, men det skulle ikke være at den i den gamle versjonen var ikke-null, og i den nye var den null. Dessuten er det en impuls.
HVORDAN MYE VARER LYSVIKTEN? Så mye som energien hans
Fotoner, partikler av lys, har ingen hvilemasse og eksisterer bare i bevegelse med lysets hastighet. Derfor kan ikke et foton veies. Imidlertid avgir veggene i et hvilket som helst fartøy termisk stråling, og fyller det indre volumet med fotoner. De beveger seg tilfeldig i alle retninger, og gjennomsnittlig hastighet er null. Slik som fysikere sier, har en fotongass en masse som tilsvarer sin energi (E = mc2), og i prinsippet kan den veies. For eksempel veier varmestråling inne i en liters beholder omtrent ett karbonatom. Strålingsmassen vokser raskt med temperatur, men bare på en milliard grader vil den være lik i tetthet til stoffet vi er vant til. Dessuten vil ikke denne strålingen i seg selv være vanlig lys, men harde røntgenstråler.
Det er lett å finne ut av det. Vi løper til kjøkkenet, tar en elektronisk skala og setter oss omtrent klokka 12 vinkelrett på sollyset. Forutsatt at vi er rene og alt lys reflekteres fullstendig fra den skinnende overflaten på skalaene, tar vi fra ru.wikipedia.org-tabellen den numeriske verdien av solens trykk ved full refleksjon (9,08 mikroNytter per kvadratmeter) og multipliserer med arbeidsområdet til arbeidsvekten til våre vekter (~ 0,11 kvadratmeter)). Vi får ~ 100 nanoNewton, solkraftens trykk på vekten. Vi oversetter dette til enhetene som er kjent for alle (kilogram), og deler resultatet med akselerasjonen av tyngdekraften (9,8 m / s ^ 2). Er dette resultatet vi ville se på vår kjøkkenskala, veier sollys, ~ 10 nanogram?
I motsetning til den ganske vanlige oppfatningen, er det en analog lysmasse, og den er ganske fysisk meningsfull. La oss gjøre et tankeeksperiment. La oss si at du har et kammer med speilvendte, absolutt reflekterende indre vegger og en nøyaktig kjent masse. Og la nå en kraftig stråle med litt laser komme inn i den i en kort periode gjennom hullet, hvoretter hullet lukkes. Det er lys i kammeret og reiser der fra vegg til vegg.
Så hvis det var mulighet for ultra-presise målinger, ville det blitt oppdaget at massen til kammeret med lyset fanget inne ville økt. Spesielt vil det bli tyngre. Og tregheten hennes vil vokse. Og tyngdekraften (!). Tradisjonelt tilskrives alle disse egenskapene spesielt til massen.
Det formelle beviset er i det minste dette: la elektronene og positronene være i kammeret i noen tid; Naturligvis øker de den totale massen. Like etter utsletter de alle - og vi har et kamera med gamma quanta. Det er tydelig at massen i kammeret ikke har endret seg!
Hvor mye veier universet?
Hvor mye universet veier, kan du prøve å beregne ved å bestemme massen av kvasarer. Ved å studere nabogalakser har forskerne bestemt at det er en sammenheng mellom massen av det sorte hullet og galaksen. Typisk er massen til et svart hull en liten prosentandel av massen til et stjernesystem, fra omtrent 0,14 til 0,5 prosent. Hvis dette forholdet er sant i det tidlige universet, bør galaksens masse tilsvarer de svimlende billionene solmasser i stjerner. For ikke å snakke om dens mørke bestanddeler, som er den desidert mest massive delen av hvert stjernesystem. Det er ennå ikke mulig å bestemme massen av andre galakser hvis de eksisterer i det moderne universet. Men hvis galakser eksisterer i det predikerte masseområdet, vil det først bli oppdaget i denne epoken.
Å studere galaksens massivitet vil gi informasjon om hvordan den vokser i universet. Veksten er omtrent 2000 km per dag. Det er en helt uprovosabel figur at massen til Galaxy befinner seg et sted i tonnes femtiende kraft. Lysstyrken til fjerne kvasarer og universets vekt.
Hvorfor er det en sammenheng mellom massen til et svart hull og en galakse? Hva er forholdet mellom sorte hull-akkresjon og stjernedannelse? Forskerne beregnet at lysstyrken til kvasarer avhenger av maksimal hastighet på Eddington-grensen. Eddington-grensen eksisterer fordi jo raskere det sorte hullet absorberer kroppen, desto mer friksjon, og derfor produseres mer lys i akkresjonsskiven. Når forbrukshastigheten til et svart hull øker, øker mengden strålingsenergi som slippes ut, noe som igjen bremser forbrukshastigheten. Eddington-grensen er nådd.
Eddington-grensen er den kritiske maksimale verdien av strålingseffekten og lysstyrken. Bevist av den engelske astrofysikeren Arthur Eddington som en betingelse for likevekten av skyvekraft, trykk og stråling. Ekstra lys sendes utover, noe som presser det fallende materialet og bremser det. Så motsatt som det kan virke, utøver lys faktisk press på objekter i tilstrekkelig lys og tilsvarer betydelig kraft.
Forskere danner noen overbevisende modeller på slike spørsmål angående sorte hullers rolle, men det er ingen enighet om dette problemet. Hvis kvasaren er et unikt laboratorium for studien, utvikler det sorte hullet og galaksen seg sammen.
Lys fra en kvasar kan også brukes til å lære om universet på andre måter. Lysstyrken vil tillate forskere å undersøke det intergalaktiske miljøet som aldri før. Det intergalaktiske miljøet er fordelingen av gass og støv mellom galakser som inneholder hydrogen, helium og forskjellige metaller (under astrofysiske forhold er alle de ovennevnte heliumelementene kjent som "metaller"). Lys fra en kvasar må reise lenge nok før det når jorden. Når lys beveger seg gjennom gass, trenger noen bølgelengder av lys bedre inn i gassen enn andre, og noen elementer blokkerer visse bølgelengder. For eksempel ved å studere spekteret fra en gjenstand og se at det mangler noen bølgelengder fra spekteret, kan forskere lære om gassinnholdet. Imidlertid blir prosessen vanskeligere, spesielt på så lange avstander. Med et lysdimmer (endring i kraft) er det vanskeligere å skille mellom disse hullene eller linjene i spekteret.
Lysstyrken på kvasaren vil gi en tydeligere måling av det intergalaktiske miljøet. Etter å ha bestemt kvasarens lysstyrke, kan man svare på spørsmålet: "Hvor mye veier universet?" Siden metallene i det intergalaktiske mediet ble produsert ved å slå sammen stjernene, kan målinger av disse elementene hjelpe forskere å lære om prosessene for stjernedannelse i universet.
