0BFE04 A fény világa | |
Egyszer már belekezdtünk, most azonban a végére fogunk járni: ... utolsó végletekig leegyszerűsítve ezt a világot, mondhatjuk, hogy nincs más, csak fény, MINDEN FÉNYBŐL VAN! Hogyan?
A fénysebességgel üzenetet hordozó foton nem más, mint egy energia- (az E = h*ν = h*c/λ energia az idő "testvére") és lendületcsomag (a p = E/c = h/λ lendület a tér "testvére"). Tűző nyári napsütés kellemesen melegíti bőrünket, forró lesz a homok, egyértelmű, hogy a fény energiája hőenergiába alakul át. Azonban a lendületét, hogy "meglökött" volna minket, már nem észleljük. Vajon miért?
Napfeltekor, a tükörsíma Balaton vizén a 18kg homokkal megrakott úszómatrac koromfekete pólóból kifeszített napvitorlája egy másodperc alatt 100J napenergiát nyel el, azonban a matrac nem mozdul. Belehajítva 10m/s sebességgel a kétliteres kólát a homok elnyeli a lövedék ugyancsak 100J mozgási energiáját ( E = m v2/2 = 2kg*10m/s*10m/s /2 = 100J), a lendületmegmaradás következtében a homok+kólás matrac 1m/s sebességre lendül (2kg*10m/s = 20kg*1m/s).
Miért nem képes minket a vitorlába fogott fény ugyanúgy lendületbe hozni? Nos ez azért van, mert ugyanakkora energiacsomag fogadása esetén a lendületváltozás fordítva arányos az energiáját leadó részecske sebességével, és mivel a fény sebessége legalább milliószor nagyobb a világunkban megtapasztalt sebességektől, így a fény által közölt lendület legalább milliószor kisebb az ugyanakkora energiát átadó hagyományos lövedékétől.
A fény lendülete a Segner-féle fénymalommal mutatható ki: amíg a sötét felület elnyeli a fényt és átveszi annak lendületét, addig az átellenes kar tükröző felületről visszapattanó fény kétszeres lendületet ad a tükörnek, így a fénykerék forgásba lendül.
Egy v sebességgel száguldó részecske E = m c2 relativisztikus energiája és p = m v lendülete, valamint nyugalmi rendszerében mért E0 = m0 c2 nyugalmi energiája közötti összefüggés: E2 - p2 c2 = E02. A fénysebességgel száguldó foton nyugalmi energiája és egyben nyugalmi tömege nulla: E2 - p2c2 = E2 - (E/c)2 c2 = 0, ugyanis nyugvó fényrészecske nem létezhet, és fénysebességét csakis annak köszönheti, hogy nyugalmi tömege nulla. Minden más nyugvásra képes és nyugalmi tömeggel rendelkező részecske azért nem érheti el a fény sebességét, mert relativisztikus tömege fény sebességéhez közeledve végtelen nagyra nő, így végtelenül nagy energia kell ahhoz hogy még jobban megközelítse a fény sebességét.
Egy tükörkockába zárt E = h*ν energiájú fénysugár ide-oda pattog a tükröző falakról úgy, hogy p = E/c lendülete ellentéstes irányba vált, amennyiben fényrészecskéről beszélünk, de lehet állóhullám is E = h*c/λ energiával és p = h/λ lendülettel, habár ellentmondásos, hogy egy állóhullámnak melyik irányba is volna lendülete, mert hát áll! Az utóbbit úgy kell értelmeznünk, hogy amennyiben ismert a foton energiája és lendülete, akkor a Heisenberg-féle határozatlansági elv alapján térbeli és időbeli helyzetéről semmit sem tudhatunk.
És valóban, a tükörkockába zárt fénysugarat nem szabad egy ide-oda zümmögő légyként elképzelnünk, mert amíg a légy testéről minden pillanatban sok tízezer foton verődik vissza, és ennek köszönhetően láthatjuk hol van, sőt: nem is kell látnunk, egész nyugodtan akár el is KÉPZELHETJÜK hogy látjuk, addig a fotonról egyetlen fénysugár sem verődhet vissza mert a fény nem elektronfelhővel borított atomokból áll, hogy róluk sok fénysugár verődhessen vissza. A fény csak KETTŐT TUD: egy "A" pontból KIPATTANNI és egy "B" pontban ELNYELŐDNI, és e kettő között a fény LETAPOGATJA AZ EGÉSZ UNIVERZUMOT (amit indokoltan gyanítunk) de nekünk NEM ÁLL MÓDUNKBAN magát a fényrészecskét, a fotont nyomonkövetni, hogy valóban mit is csinál. Az "A" és a "B" pontokban regisztrált történések a fénnyel a tagadhatatlan VALÓSÁG, de habár a légy is "A" pontból "B"-be jut, és nyugodtan el szabad képzelnünk egész útját még ha nem is láttuk (mert azelőtt már ezerszer láttuk), a fotonról NEM SZABAD ELKÉPZELNÜNK hogy hogyan jutott "A"-ból "B"-be (mert soha sem volt, se nem lesz lehetőségünk "megfigyelni" a fényt "utazása" közben), mert ha mégis megtesszük, nincs kizárva hogy olyan tulajdonságokkal ruházzuk fel, melyekkel nem rendelkezik, és azután joggal csodálkozhatunk értetlenül az "A" és "B" pontokban kapott VALÓS mérési eredményeken.
A tükörkockába zárt fénysugár helyett kezdjük egy könnyebb gondolatkísérlettel: méteres kockába legyen bezárva két egykilós billiárdgolyó, melyek másodpercenként csapódnak az átellenes falaknak. Az erő amit a falakra kifejtenek egy ütközés során a lendületváltozás osztva annak időtartamával: F = 1kg*2m/s /1s = 2N, ami annyit jelent, hogy egy másodpercig tartó 2N erőhatás az 1m/s sebességgel haladó golyót megállítja, majd ellentétes irányba felgyorsítja 1m/s sebességre. Tehát itt a falakkal való ütközés nem egy pillanat műve, hanem folyamatos, az egyenletes gyorsulás amit a golyó egy másodpercen át kap 2m/s2. Nyomjuk most a tömeg nélküli keretet 1m/s2 gyorsulással az egyik irányban. Ebbe az irányba ütköző golyó 2N erő helyett az előle elszökő oldalt most csak 1N erővel fogja nyomni, a rászaladó oldalra ütköző golyó pedig 3N nyomást fog kifejteni. Tehát a nem gyorsuló keret mindkét oldalára ható 2N erő eredője nulla, amennyiben azonban a keret 1m/s2 gyorsulással gyorsulna az egyik irányban, akkor 3N-1N = 2N erő ellenkezne ennek a gyorsulásnak, amiből arra következtetünk, hogy a keret tömege per definitionem 2kg, mert 2kg tömeget 2N erő gyorsít 1m/s2 gyorsulással.
Most végre jöhet a "súlytalan" tükörkocka, mely semmilyen ellenállást sem fejt ki bárminemű gyosulással szemben, tehát tömege nulla. És legyen benne rabul ejtett fény, lehet akár megszámlálhatatlanul sok fénysugár, de akár csak egyetlenegy foton. Mondhatjuk, hogy ide-oda pattog börtönében, de mivel soha sem láttuk és nem is fogjuk (mert a fényt látni nem lehet), szorítkozzunk csak a tényekre, éspedig arra, hogy a tükörkozkában fény van bezárva. Kétségen kívül erőt fejt ki az oldalfalakra mert egyfolytában visszapattan róluk. Ha most gyorsítjuk a tükörkockát akkor a fény nagyobb erővel lökődik el a rátámadó faltól és kisebb erővel a tőle kihátráló oldaltól. Tehát a gyorítás irányával ellentétes irányú erő jelentkezik, mely ellenáll a gyorsításnak, azaz a tükörkocka tömeggel bír, vagy úgy is mondhatjuk, hogy a tömeg valóban tükörkockába zárt fény! Vagy még egy lépéssel tovább: a tömeggel rendelkező anyag valójában rabul ejtett fény!
 |