E=mc^2 ומסה של אור
שלום הרב,
בשבת יצא לי לקרוא קצת בספר "האם העולם באמת קיים" ושם הוזכר ניסוי מחשבתי שהציע איינשטיין שבו יש אור שכלוא בקופסא שתלויה על קפיץ, וברגע שפותחים פתח בקופסה הזו, בורח ממנה אור שגורם לאנרגיה הכוללת של הקופסה לרדת ולכן למסה הכוללת לרדת. מה שלא הבנתי זה שלכאורה לפי זה יוצא שלאור יש מסה כי עזיבה של פוטון את הקופסה גורמת לה להיות קלה יותר. אבל ממה שראיתי ברשת, המשוואה E=mc^2 נכונה רק לגופים חסרי תנע, ולפוטון יש תנע. לכן זה היה נראה לי קצת מוזר שאיינשטיין סבר שהמסה תקטן ולא שרק התנע תקטן. איך לדעתך ניתן להסביר את העניין הזה?
בברכה,
מה פירוש גופים חסרי תנע? המשוואה נכונה לכל גוף. חוצמזה, לפוטון יש תנע (h/L). כש-L הוא אורך הגל (למדה).
המשוואה המלאה כוללת גם את התנע של הגוף, זו המשוואה:
E^2=(Mc^2)^2+(PC)^2
במקרה שבו התנע שווה אפס, אז המשוואה חוזרת להיות E=Mc^2
בכל אופן, גם בלי להתייחס לעניין המשוואה. איך ייתכן שכאשר פוטון בורח מקופסה, הקופסה נהיית קלה יותר? האם לפוטון שברח יש מסה? ההסבר היחיד שאני יכול לחשוב עליו הוא שכאשר הפוטון נכנס לקופסה מלכתחילה ועובר ממצב "משוחרר" למצב "כלוא", אז המהירות וגם התנע הממוצעת שלו ביחס לקופסה עוברת להיות מC לאפס, ובמצב כזה המסה שלו עוברת להיות מאפס למסה סופית כלשהי. כלומר תהליך כליאת הפוטון בעצם ממירה את האנרגיה של הפוטון למסה. כלומר, מדובר בתהליך הפוך לביקוע גרעיני שממיר מסה לאנרגיה. זה נראה לך נכון?
אני לא מצוי בסוגיה, אבל עקרונית לפוטון יש מסה. אין לו מסת מנוחה. כשהוא מכה בדפנות הקופסה הוא מחליף איתה תנע, וזה אומר שאפקטיבית יש לו מסה.
אגב, אם הוא ממוקם בתוך קופסה אטומה אזי יש לו מיקום מוגדר (באי וודאות של גודל הקופסה), ולכן לפי עקרון האי ודאות אין לו תנע מוגדר היטב ומכאן שזה לא פוטון טהור אלא משהו שבנוי מאוסף גלים באורכי גל שונים.
השאר תגובה
Please login or Register to submit your answer