Pada pandangan pertama, persoalan berat bayangan itu kelihatan konyol. Walaupun bayangan mempunyai berat, ia mesti sangat kecil sehingga hanya dapat diukur dengan teknik mikropartikel. Ada juga pertanyaan lain, apakah ringan memiliki berat, kerana, dalam satu atau lain cara, harus memberikan berat tertentu pada objek apa pun?
Kedua-dua soalan ini kelihatan aneh, tetapi cukup menarik, jadi saya memutuskan untuk mengetahuinya.
Mari kita ingat Peter Pan terlebih dahulu, mereka mengatakan bahawa dia memiliki bayangan hidup, tetapi sangat tidak penting sehingga nampaknya tidak lebih dari asap rokok. Sudah tentu, Peter Pan adalah watak fiksyen, walaupun pada tahap kuantum mungkin tidak penting, dan penciptanya, J. M. Barry, tidak mempunyai pengetahuan saintifik yang mencukupi.
Sesungguhnya, dengan menggunakan salah satu kerangka rujukan, kita dapat menyimpulkan bahawa bayang-bayang kita sebenarnya mempunyai berat kurang dari apa-apa. Empat ratus tahun yang lalu, ahli astronomi Johannes Kepler menyedari bahawa ekor komet selalu menghadap ke Matahari, dan menyimpulkan bahawa sinar matahari memberikan tekanan yang membawa zarah-zarah jauh. Pada akhir abad ke-19, ahli fizik James Clerk Maxwell merumuskan persamaan untuk mengira tekanan cahaya, yang disahkan secara eksperimen pada tahun 1903.
Saya harap anda memahami apa yang saya mahukan. Sekiranya anda berdiri dan sinar matahari jatuh ke atas anda, anda mewujudkan zon tekanan yang berkurang, ditutup dengan bayangan. Berbanding dengan lanskap yang lain, bayangan anda (atau lebih tepatnya, kawasan yang diliputi) beratnya lebih sedikit.
Berapa kurang? Tidak banyak. Tekanan sinar matahari sangat kecil: kurang dari satu miliar Pa di permukaan bumi. Dengan kata lain, memerlukan beberapa juta bayang-bayang manusia untuk menyumbang satu paun intensiti bercahaya dalam bayang-bayang. Cahaya yang melanda kota Chicago mempunyai kekuatan total sekitar 1334N.
Walau bagaimanapun, sangat kecil tidak bermaksud tidak penting. Agar penyiasat ruang angkasa Jepun Hayabusa mendekati asteroid Itokawa pada tahun 2005, arahkan ke sebelahnya, dan juga tidak meletupkannya atau bertembung dengannya, tekanan cahaya sama dengan 1 persen daya tuju mesin probe tersebut telah dipertimbangkan. Ini dilakukan dengan ketepatan yang luar biasa, sehingga probe dapat mendarat di asteroid, mengumpulkan sampel debu, dan kembali ke Bumi pada bulan Jun 2010.
Video promosi:
Objek lain yang menarik ialah IKAROS kapal layar solar Jepun, impian penulis fiksyen sains selama sekurang-kurangnya 50 tahun, akhirnya dilancarkan pada tahun 2017. Idenya adalah bahawa layar solar menggunakan tekanan cahaya, angin suria (aliran lemah zarah bermuatan yang berasal dari korona suria) dan muatan untuk menggerakkannya. Pada bulan Jun, IKAROS berjaya mengangkat layarnya, sebuah filem ultra tipis berukuran 7.5 mikron, dilengkapi dengan panel solar yang berfungsi sebagai sumber kuasa. Pada bulan Julai, agensi angkasa Jepun melaporkan bahawa IKAROS didorong ke hadapan oleh tekanan suria 1.12 mN, yang, pada dasarnya, tidak begitu banyak. Tetapi kekuatan ini dihasilkan oleh sinar matahari, dan percuma! Para saintis telah melakukan ini pada jarak lebih dari empat juta kilometer! Ia wajar dihormati.
Pada tahun 2010, para penyelidik di Universiti Nasional Australia menunjukkan bahawa cahaya dapat digunakan untuk mengangkat partikel kecil dan memisahkannya 12 inci (30 cm). Mereka fikir mereka akhirnya dapat melakukan perkara yang sama pada ketinggian 33 kaki (10 meter), yang juga tidak begitu hebat. Walau bagaimanapun, jika zarah kecil itu adalah virus yang mematikan, sel hidup atau molekul gas yang tidak dapat dipindahkan dengan cara lain … anda tahu maksud saya.
Jadi, adakah persoalan mengenai berat bayangan itu bodoh? Secara amnya, ya. Namun, untuk mencari jawapan untuk soalan bodoh ini, kita mengambil langkah kecil tetapi sangat penting, cuba memahami apa yang agak ringan? Sebelumnya soalan ini diajukan oleh Kepler, Maxwell, dan sekarang kita sudah.
Saya teringat pengalaman dari pelajaran fizik sekolah. Sinar cahaya diarahkan ke pendesak, kelopaknya dicat bergantian putih dan hitam. Di bawah pengaruh cahaya, turbin mulai berputar, yang dengan jelas membuktikan bahawa cahaya mempunyai dorongan. Ini bermaksud bahawa fluks bercahaya tidak hanya gelombang, tetapi juga partikel-corpuscles (mempunyai sifat ganda atau ganda). Mengenai berat bayangan, nilai ini mempunyai nilai negatif kerana tekanan cahaya cahaya sedikit pun diambil oleh badan yang menyaring bayangan.
Terdapat keseluruhan perbincangan mengenai bayangan Тhequestion:
- Berat (dalam fizik) adalah daya dengan badan menekan sokongan. Biasanya dikelirukan dengan jisim, kerana di medan graviti Bumi, berat badan sebanding dengan jisim, dan pekali perkadaran (pecutan jatuh bebas) secara praktikal tidak berubah. Juga dalam sistem non-inersia berputar (contohnya, di stesen angkasa berputar) daya sentrifugal (dan dengan itu berat objek) akan berkadar dengan jisimnya, tetapi pekali perkadaran akan berbeza. Sekarang mengenai bayangan. Sudah tentu ia bukan objek. Dan dia tidak mempunyai jisim. Walau bagaimanapun, dari segi segi, bayangan mempunyai berat. Cuma dia negatif! Lagipun, bayangan adalah ketiadaan cahaya kerana halangan yang berdiri di jalannya. Cahaya adalah aliran foton dengan jisim dan halaju, dan dengannya momentum. Sekiranya foton terbang, mereka akan memancarkan impuls mereka ke "sokongan" yang diterangi, memberikan tekanan berterusan. Dan tekananluas darab adalah kekuatan. Kita boleh mengatakan berat cahaya. Nah, bayangan itu adalah ketiadaan cahaya dan "berat" nya. Iaitu, dibandingkan dengan pencahayaan, bayangan nampaknya memiliki berat "negatif", kira-kira seperti "lubang" (kekurangan elektron bercas negatif dalam semikonduktor) "mempunyai" muatan positif.
- Apa yang tidak masuk akal? Foton tidak mempunyai jisim, mereka mempunyai momentum, dan jika anda dipandu oleh formula E = mc ^ 2, maka untuk foton tenaga akan sama dengan E = pc, kerana foton tidak dan tidak boleh mempunyai jisim rehat. Sekarang mengenai jisim negatif. Jisim negatif, secara hipotesis, dimiliki oleh zarah-zarah bahan eksotik. Dan ini dinyatakan dalam kenyataan (jangan lupa bahawa jisim adalah ukuran inersia) bahawa jika anda "mendorong" zarah ini, ia akan terbang ke arah lain. Ia tidak ada kaitan dengan isu ini. Sekiranya anda mengikuti logik jalan anda, maka segala sesuatu yang kelihatannya boleh disebut negatif, tetapi ada beberapa halangan untuk ini. Mereka juga geli dengan anggapan kasar seperti: momentum adalah massa, dan massa adalah kekuatan, dan kekuatan adalah tekanan, dan tekanan adalah berat. Dengan pendekatan ini, anda dapat membuktikan apa sahaja. Bahkan ada nama untuk ini (saya tidak ingat),apabila penilaian yang salah diambil sebagai dasar (kebenaran) dan pernyataan yang diperlukan berasal daripadanya. Anda boleh menjadi ahli teori konspirasi yang baik.
- Tidak ada dorongan tanpa jisim. Tenaga tanpa jisim juga tidak ada. Tidak ada sepatah kata pun mengenai massa. Berat bukan jisim. Ini telah dinyatakan sejak awal lagi. "Berat" bayangan itu negatif (dalam arti tertentu). Tidak ada bayangan "massa". Mewakili ketiadaan sesuatu sebagai kehadiran sesuatu yang bertentangan adalah tradisi yang mudah digunakan, lama dan banyak digunakan dalam bidang fizik. Saya tidak sengaja merujuk kepada "lubang" (kekurangan elektron) pada semikonduktor. Adalah lebih mudah untuk mempertimbangkannya (dan dianggap!) Sebagai "pembawa cas" dengan subformiti elektron, tetapi tanda bertentangan dengan cas. Kerana saya tidak berusaha mengajar anda asas-asas fizik.
- Sukar untuk mengabaikan soalan yang mempunyai jawapan yang salah secara asasnya tergantung di bahagian atas. Berat adalah kuantiti fizikal vektor yang mencirikan daya tindak badan pada sokongan. P = m * g. Ia dilihat bahawa berat badan boleh menjadi negatif, misalnya, jika ketumpatan badan kurang dari ketumpatan medium (daya apung bertindak pada badan). Berat negatif tidak bermaksud ketiadaannya. Sekarang sedikit mengenai apa itu bayangan. Shadow adalah fenomena optik yang berlaku dalam keadaan pencahayaan yang berbeza. Dan ini tidak bermaksud ketiadaan cahaya sepenuhnya. Hanya satu permukaan yang lebih terang (lebih banyak foton memukul dan memantulkannya), dan yang lain lebih redup (bayangan). Kita tahu bahawa foton tidak mempunyai jisim (jika foton mempunyai jisim, maka pesongannya dalam medan graviti harus bergantung pada frekuensi, tetapi kita tidak memperhatikannya, menurut semua pengiraan, sejauh ini adalah akromatik),dan oleh itu tidak mempunyai berat badan, tetapi mereka mempunyai tenaga dan momentum. Oleh kerana foton mempunyai momentum, cahaya yang jatuh pada tubuh memberikan tekanan kepadanya (teori kuantum cahaya menjelaskan tekanan cahaya akibat pemindahan momentum oleh foton ke atom atau molekul zat), tetapi ia tidak dapat dikenali dengan berat dengan cara apa pun. Semua perkara di atas adalah komen mengenai jawapan Nekto. Sebenarnya, bayangan tidak mempunyai berat badan, kerana hanya fenomena optik, seperti limpahan petrol (gangguan pada filem nipis) atau pantulan anda di dalam air.tetapi ia tidak dapat dikenal pasti dengan berat badan. Semua perkara di atas adalah komen mengenai jawapan Nekto. Sebenarnya, bayangan tidak mempunyai berat badan, kerana hanya fenomena optik, seperti limpahan petrol (gangguan pada filem nipis) atau pantulan anda di dalam air.tetapi ia tidak dapat dikenal pasti dengan berat badan. Semua perkara di atas adalah komen mengenai jawapan Nekto. Sebenarnya, bayangan tidak mempunyai berat badan, kerana hanya fenomena optik, seperti limpahan petrol (gangguan pada filem nipis) atau pantulan anda di dalam air.
- Adakah kebebasan frekuensi membuktikan apa-apa? Dalam mekanik klasik, pesongan cahaya sudut juga tidak bergantung pada frekuensi (deltaV / c) = (2 * G * M) / (R * c2). Dalam SRT akan ada (deltaV / c) = (4 * G * M) / (R * c2), iaitu, dua kali lebih banyak, tetapi tidak ada pergantungan yang ditambahkan / ditambah. Saya ragu bahawa sebarang parameter sistem dapat hilang dari perubahan terminologi. Maksudnya, berat cahaya tidak boleh ke mana-mana. Mungkin perlu didefinisikan semula entah bagaimana, tetapi tidak seharusnya dalam versi lama ia bukan sifar, dan yang baru itu adalah sifar. Lebih-lebih lagi, ada dorongan.
BAGAIMANA BANYAK BERAT BERAT? Sebanyak tenaganya
Foton, zarah cahaya, tidak mempunyai jisim rehat dan hanya bergerak dalam kelajuan cahaya. Oleh itu, satu foton tidak boleh ditimbang. Walau bagaimanapun, dinding mana-mana kapal memancarkan sinaran termal, mengisi isi dalam dengan foton. Mereka bergerak secara rawak ke semua arah, dan kelajuan rata-rata mereka adalah sifar. Seperti yang dikatakan oleh ahli fizik, gas foton mempunyai jisim yang sepadan dengan tenaganya (E = mc2), dan pada prinsipnya ia dapat ditimbang. Contohnya, radiasi haba di dalam bekas liter mempunyai berat kira-kira satu atom karbon. Jisim radiasi tumbuh dengan cepat dengan suhu, tetapi hanya pada satu bilion darjah akan sama kepadatannya dengan bahan yang kita biasa. Lebih-lebih lagi, sinaran ini tidak lagi menjadi cahaya biasa, tetapi sinar-X yang keras.
Sangat mudah untuk mengetahui. Kami berlari ke dapur, mengambil skala elektronik dan, kira-kira tengah hari, mengaturnya secara langsung tegak lurus dengan cahaya matahari. Dengan mengandaikan bahawa kita bersih dan semua cahaya dipantulkan sepenuhnya dari permukaan timbangan yang berkilat, kita mengambil dari jadual ru.wikipedia.org nilai berangka tekanan Matahari pada pantulan penuh (9.08 mikroNewtons per meter persegi) dan kalikan dengan luas permukaan kerja berat kita (~ 0.11 meter persegi). Kami mendapat ~ 100 nanoNewtons, kekuatan tekanan angin suria pada skala. Kami menerjemahkannya ke dalam unit yang diketahui oleh semua (kilogram), membahagikan hasilnya dengan pecutan graviti (9,8 m / s ^ 2). Adakah ini hasil yang dapat kita lihat di skala dapur kita, dengan berat cahaya matahari, ~ 10 nanogram?
Bertentangan dengan pendapat yang cukup umum, terdapat analog jisim cahaya, dan cukup bermakna secara fizikal. Mari buat eksperimen pemikiran. Katakan anda mempunyai ruang dengan dinding dalaman cermin yang benar-benar reflektif dan jisim yang diketahui dengan tepat. Dan sekarang biarkan sinar laser yang kuat memasukinya untuk waktu yang singkat melalui lubang, tidak lama kemudian lubang ditutup. Cahaya ada di ruang, bergerak ke sana dari dinding ke dinding.
Jadi, jika ada kemungkinan ukuran ultra-tepat, akan diketahui bahawa massa ruang dengan cahaya yang terperangkap di dalamnya akan meningkat. Khususnya, ia akan menjadi lebih berat. Dan inersia akan bertambah. Dan graviti (!). Secara tradisional, semua sifat ini dikaitkan secara khusus dengan jisim.
Bukti formal sekurang-kurangnya ini: biarkan elektron dan positron berada di ruang untuk beberapa waktu; Secara semula jadi, mereka meningkatkan jumlah jisim. Tidak lama kemudian, mereka semua memusnahkan - dan kami mempunyai kamera dengan gamma quanta. Jelas bahawa jisim ruang tidak berubah!
Berapakah beratnya alam semesta?
Berapa berat alam semesta, anda boleh cuba mengira dengan menentukan jisim kuarsar. Dengan mengkaji galaksi tetangga, para penyelidik telah menentukan bahawa terdapat hubungan antara jisim lubang hitam dan galaksi. Biasanya, jisim lubang hitam adalah peratusan kecil jisim sistem bintang, berkisar antara kira-kira 0.14 hingga 0.5 peratus. Sekiranya hubungan ini berlaku pada awal Alam Semesta, jisim Galaksi harus sama dengan jutaan jisim suria yang mengejutkan dalam bintang. Belum lagi bahan penyusunnya yang gelap, yang merupakan bahagian paling besar dalam setiap sistem bintang. Masih belum dapat menentukan jisim galaksi lain jika wujud di Alam Semesta moden. Tetapi jika galaksi memang wujud dalam julat jisim yang diramalkan, maka ia pertama kali dapat dikesan pada era ini.
Mengkaji besarnya galaksi akan memberikan maklumat tentang bagaimana ia tumbuh di alam semesta. Pertumbuhannya sekitar 2000 km sehari. Terdapat angka yang benar-benar tidak dapat dibuktikan bahawa jisim Galaxy berada di suatu kuasa lima puluh tan. Cahaya kuarsar yang jauh dan berat alam semesta.
Mengapa terdapat hubungan antara jisim lubang hitam dan galaksi? Apakah hubungan antara penambahan lubang hitam dan pembentukan bintang? Para penyelidik mengira bahawa kecerahan kuarsa bergantung pada kelajuan maksimum pada had Eddington. Had Eddington wujud kerana semakin cepat lubang hitam menyerap badan, semakin banyak geseran, dan oleh itu lebih banyak cahaya dihasilkan dalam cakera penambahan. Apabila kadar penggunaan lubang hitam meningkat, jumlah tenaga radiasi yang dikeluarkan meningkat, yang seterusnya akan memperlambat kadar penggunaan. Had Eddington tercapai.
Had Eddington adalah nilai maksimum kritikal bagi daya dan kilauan radiasi. Dibuktikan oleh ahli astrofizik Inggeris Arthur Eddington sebagai syarat keseimbangan daya tarikan, tekanan dan radiasi. Lampu tambahan dipancarkan ke luar, memberi tekanan pada bahan jatuh, memperlahankannya. Seolah-olah berlawanan dengan intuisi, cahaya sebenarnya memberikan tekanan pada objek dalam cahaya yang cukup dan setara dengan kekuatan yang signifikan.
Para saintis membentuk beberapa model yang meyakinkan mengenai persoalan seperti itu mengenai peranan lubang hitam, tetapi tidak ada kesepakatan mengenai masalah ini. Sekiranya quasar adalah makmal yang unik untuk kajian, maka lubang hitam dan galaksi quasar - berkembang bersama.
Cahaya dari quasar juga dapat digunakan untuk belajar tentang alam semesta dengan cara lain. Kecerahan akan membolehkan para penyelidik menyiasat persekitaran intergalaksi seperti yang tidak pernah berlaku sebelumnya. Medium intergalaksi adalah penyaluran gas dan habuk antara galaksi yang mengandungi hidrogen, helium, dan pelbagai logam (dalam keadaan astrofizik, semua elemen helium di atas dikenali sebagai "logam"). Cahaya dari quasar mesti bergerak cukup lama sebelum sampai ke Bumi. Apabila cahaya bergerak melalui gas, beberapa cahaya panjang gelombang menembusi gas lebih baik daripada yang lain, dan beberapa elemen menyekat panjang gelombang tertentu. Sebagai contoh, dengan mengkaji spektrum dari suatu objek dan melihat bahawa beberapa panjang gelombang hilang dari spektrum, penyelidik dapat mengetahui tentang kandungan gas. Bagaimanapun, prosesnya menjadi lebih sukar, terutama pada jarak yang jauh. Dengan cahaya yang lebih redup (perubahan daya), lebih sukar untuk membezakan antara jurang atau garis ini dalam spektrum.
Kecerahan quasar akan memberikan pengukuran yang lebih jelas mengenai persekitaran intergalaksi. Setelah menentukan kecerahan quasar, seseorang dapat menjawab pertanyaan: "Berapa berat alam semesta?" Dan juga, kerana logam dalam medium intergalaksi dihasilkan dengan menggabungkan inti bintang, mengukur unsur-unsur ini dapat membantu para penyelidik mengetahui tentang proses pembentukan bintang di Alam Semesta.
