Kirjoitan mieltäni askarruttavasta pikku pulmasta.
Loogisesti, valohan etenee valon nopeudella, noin lyhyesti. Ymmärtääkseni valolla on kaksoisluonne - aalto- ja hiukkasluonne. Tämän hiukkaspuolen hoitavat ymmärtääkseni fotoni-nimiset hiukkaset. Toisaalta olen lukenut väittelyä siitä, onko tällä fotonilla massaa vai ei (siinä missä esim. elektronilla on teoreettinen sellainen). Jo tässä alkaa orastaa pulma.
Tiedämme että mustan aukon vetovoima on niin voimakas, ettei se päästä edes valoa pakenemaan. Intuitiivisesti päättelisin tällöin että kun musta aukko vaikuttaa voimallisesti massallisiin kappaleisiin niin tällöin siis myös fotoneihin (estäen siis siten valon pakenemisen). Aaltopuoli on päättelemättä mutta jos logiikkani stemmaa pulma jatkuu.
Toisaalta olen ymmärtänyt, ettei valon nopeutta voisi ylittää, ja jo (tasan) valon nopeudella edetessä massa kohoaa äärettömäksi - muiden fysikaalisten ilmiöiden ohella. Jos päättely fotonista massallisena kappaleena stemmaa kasvaisi senkin minimaalinen massa - toki edetessään nimensä mukaisesti valon nopeudella - äärettömäksi. Hmm.
Ja vielä toisaalta tiedämme että massa vetää muuta massaa puoleensa - kuinkas edellä kuvattu ääretön massa? Siis se taskulampun valokin? Ja: jos fotonilla on massa, eikös taskulampulla olisi silloin peräti työntövoimaa, olkoonkin edes teoriassa?
Päättelyketjussa lienee nyt joku ongelma. Siten siis myös tiedettä popularisoivissa halpisdokkareissa, myönnän. Pyytäisin "valaisua" tähän pulmaan, tiedostan toki samalla missä tätä pyydän.
Loogisesti, valohan etenee valon nopeudella, noin lyhyesti. Ymmärtääkseni valolla on kaksoisluonne - aalto- ja hiukkasluonne. Tämän hiukkaspuolen hoitavat ymmärtääkseni fotoni-nimiset hiukkaset. Toisaalta olen lukenut väittelyä siitä, onko tällä fotonilla massaa vai ei (siinä missä esim. elektronilla on teoreettinen sellainen). Jo tässä alkaa orastaa pulma.
Tiedämme että mustan aukon vetovoima on niin voimakas, ettei se päästä edes valoa pakenemaan. Intuitiivisesti päättelisin tällöin että kun musta aukko vaikuttaa voimallisesti massallisiin kappaleisiin niin tällöin siis myös fotoneihin (estäen siis siten valon pakenemisen). Aaltopuoli on päättelemättä mutta jos logiikkani stemmaa pulma jatkuu.
Toisaalta olen ymmärtänyt, ettei valon nopeutta voisi ylittää, ja jo (tasan) valon nopeudella edetessä massa kohoaa äärettömäksi - muiden fysikaalisten ilmiöiden ohella. Jos päättely fotonista massallisena kappaleena stemmaa kasvaisi senkin minimaalinen massa - toki edetessään nimensä mukaisesti valon nopeudella - äärettömäksi. Hmm.
Ja vielä toisaalta tiedämme että massa vetää muuta massaa puoleensa - kuinkas edellä kuvattu ääretön massa? Siis se taskulampun valokin? Ja: jos fotonilla on massa, eikös taskulampulla olisi silloin peräti työntövoimaa, olkoonkin edes teoriassa?
Päättelyketjussa lienee nyt joku ongelma. Siten siis myös tiedettä popularisoivissa halpisdokkareissa, myönnän. Pyytäisin "valaisua" tähän pulmaan, tiedostan toki samalla missä tätä pyydän.
Vastaukset 14
Vanhimmat
Fotonilla ei ole lepomassaa. Sen sijaan fotonilla sen energiaan verrannollinen ekvivalentti energiamassa m = E / c^2. Lepomassaton hiukkanen kulkee tyhjiössä aina valonnopeudella. Fotonin energia ei nopeuteen vaikuta. Mustan aukon Schwazildin säde taas määräytyy sen mukaan, millä etäisyydellä mustan aukon keskustasta pakonopeus ylittää valonnopeuden.
Kiitos, aukaisee hieman. Mutta ja mutta: jos lepomassalla tarkoitetaan massaa joka vallitsee 'liikkumattomassa' tilassa (kuin "leväten paikallaan") on asia selvä vain osittain. Jäljempänähän todetaan että "lepomassaton hiukkanen kulkee tyhjiössä aina valonnopeudella" mikä voi olla helppo ymmärtää. Lisäksi todetaan että fotonilla on tai voi olla 'energiamassa' jonka intuitiivisesti tulkitsen käytännössä ilmenevän kuin massaisena ominaisuutena, musta aukkohan on 'musta', siis 'valoton'.
Energiavarauksen (tai -sisältönsä) perusteella fotoni on siis 'massainen' jolloin musta aukko kykenee sitä pidättämään. Stemmaako päättely? Lepotilan olematon massa ei tällöin vaikuta keskusteluun; ongelma jatkuu kun 'varaan' lähettämäni fotonin taskulamppuni paristoilla (ja satun olemaan tässä tarkastelussa avaruudessa). Ymmärsinkö yhä jotakin väärin?
Kun m = E / c^2 vallitsee, ja lisäksi f = m*a saataisiin taskulampun työntövoimaksi avaruuden tyhjiössä f = (E / c^2) * a, missä fotonin 'kiihtyvyys' a taitaa olla suuri ja lopputulos suuri pienelläkin E:n arvolla riittävän pitkän ajan kuluessa.
Lepomassat ja energiamassat ovat keksittyjä suureita, joiden tarkoitus on saada yhtälöt näyttämään vähän kauniimmilta. Ne hämärtävät sen faktan, että massa on aina vakio eikä se riipu nopeudesta. Massa on massa ja sillä sipuli.
Kyllä massa riippuu (myös) energiasta.
Sinulla risteilee tuolla monta kysymystä sekaisin. Kysy yksi kerrallaan, niin muut pysyvät mukana, kiitos!
Taskulampulla tosiaankin on työntövoimaa. Fotoneilla kun on liikemäärää. Lepomassaa fotoneilla sen sijaan ei ole, eikä näin ollen myöskään lepomassaa. Siksi niiden energia on rajallinen, vaikka ne etenevätkin valonnopeudella. Ajattele tykin kranaattia. Kranaatilla on räjähdysaineeseen sitoutunutta kemiallista energiaa, sekä nopeudesta ja lepomassasta riippuvaa liike-energiaa. Nopeuden lähestyessä valonnopeutta kranaatin liike-energia lähestyy ääretöntä, mutta sen kemiallinen energia pysyy vakiona. Fotonilla ei ole lepomassaa, eikä näin ollen liike-energiaa, eikä sen kokonaisenergia riipu nopeudesta. Esimerkki: Potentiaalikuopasta kipuava fotoni menettää energiaansa, ja sen taajuus pienenee (punasiirtymä), mutta sen nopeus pysyy valonnopeutena.
Kyllä yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaatiokenttä vaikuttaa myös valon nopeuteen, tämä on ns. Shapiro-efekti. Sitä on mittailtu jo 1960-luvulta lähtien tutkimalla radiosignaalien edestakaista aikaa planeetoille ja avaruusaluksille (Mariner-luotaimet).
Kun meille tulee valo joka ohittaa auringon läheltä sen kulkuun tulee kaksi viivettä. Yksi johtuu siitä, että valon rata kaartuu auringon gravitaatiokentässä (geometrinen viive) ja toinen johtuu Shapiro-efektistä. Auringon tapauksessa geometrinen viive on hyvin pieni mutta kosmologisissa yhteyksissä joissa valo saattaa kulkea valtavien massojen gravitaatiokentässä geometrinen viive voi olla samaa suuruusluokkaa kuin Shapiro-efekti.
Ohman
Ohman
Fotoni ruokkii aaltomaisesti eletroneja nyt hetkessä jotta atomin ydin voi olla, joten luominen on nyt hetkessä tapahtuva valon liike.
Kiitos vastauksista. Tosiaan, planeetta Merkuriuksen voi havaita kuulemma Auringon takaa, ts. hetkeä ennen kun se laskennallisesti olisi näkölinjassa. Tämä johtuisi kai Auringon massasta joka siis vaikuttaa toisiin (massallisiin!) kappaleisiin. Menikö oikein?
Jos meni oikein (ja näkeminen ylipäätään - ainakin karkeasti ottaen - perustuu silmän kykyyn havaita fotoneja) kulkevat Merkurius-fotonit tällöin suoraan näkölinjaan verrattuna kaarevaa, siispä aavistuksen pidempää matkaa. Tähän joku neropatti sanoisi että näiden fotonien pitäisi tietenkin (!) kulkea valoa nopeammin ehtiäkseen pidemmän matkan samassa ajassa kuin normaalin, suoran linjan matkan tavanomaisella valon nopeudella.
Ja jos kerran Aurinko vaikuttaa (intuitiivisesti, ks. ed.) massallisiin fotoneihin jotka kulkevat näemmä VÄHÄNKIN YLI valonnopeutta seuraa ongelmia. Sallin kyllä kaiken aikaa sen mahdollisuuden ettei päättelyketjuni ole ihan aukoton.
Avaisiko joku hiukan tätä pulmaa, koska oma matematiikan tajuni, koulutukseni ja maailmankäsitykseni perustuvat valonnopeuden ehdottomaan ylärajaan. Hammaslääkärini Tiede-lehti ja "kuukauden kanava" Discovery Channel eivät riittävästi perustele populistisia juttujaan.
Yritin kyllä selittää että viiveiseen vaikuttaa kaksi eri syytä. Toinen on se, että valon kulkema matka gravitaatiokentässö on suurempi kuin gravitaatiokenttien ulkopuolella olisi.Toinen syy on tämä Shapiro-efekti.
Ohman
- rakennusten etelän puoleinen maaliseinä on ihan selvästi kuluneenpi ja ränsistyneenpi kuin pohjoi seinät , siis valo hiukkaset pommittavat sitä seinää ,niin että se kuluu ja irrottaa siitä materiaalia ,ikäänkuin hidasta hiekkapuhallusta tapahtuu koko ajan. -toinen vaihtoehto että valohiukkaset vahvistavat eloktronien liikettä seinän pinnassa,joka aiheuttaa kulumista.
Luulen että UV-säteily huolehtii osan tästä "entropiasta" vaikka ikään kuin tuokin "systeemiin" energiaa sen ulkopuolelta. Asian vierestä myös se että mikäpä voisikaan äkkisältään edustaa ulkopuolelta tulevaa energiaa koko universumin mittapuulla.
Joo, ratkaistaan pulmasi. Fotonin lepomassa tarkoittaa sitä energiaa, mikä fotonilla on ilman sitä ympäröivää elektroni-positroni hilloa. Nämä asiat voivat jäädä arvoituksiksi jos et opiskele fysiikkaa tarpeeksi.
Mene vain lukemaan lakia tai "kauppatieteitä", jäät tältä todellisuudelta paitsi.
Kaikkien alkeishiukkasten massa oli alunperin standardimallissa tyntematon.
Standardimallissa on kyse Lorentz-invarianttien etsimisestä.
Jos Wikipediassa näette yhtälön vasemmalla puolella kirjaimen "L", kiittäkää
ranskalaista Lagrangea, uskomatonta, että hänen työnsä kantaa näin pitkälle moderniin fysiikkaan.
Massa lisättiin uudella kentällä, jonka keksimisestä Mr. Higgs sai palkinnon.
Jäljelle jäi gravitaatio.