มวลของโฟตอนคืออะไร?

คนมานานคุ้นเคยกับข้อเท็จจริงที่ว่าหนึ่งในลักษณะของเรื่องใดก็ตามคือมวล มันมีอยู่โดยธรรมชาติไม่เพียง แต่กับวัตถุขนาดใหญ่เช่นดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ แต่ยังเป็นอะนาล็อกจากโปรตอนและอิเล็กตรอนที่มองไม่เห็น Sir Isaac Newton ในช่วงเวลาของเขาได้พิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วงและมวลที่ร่างกายได้รับ ในกรอบทฤษฎีของเขาการคำนวณกลศาสตร์ท้องฟ้ายังคงดำเนินการได้สำเร็จ ในเวลาหลังจากที่การสร้างทฤษฎีของนิวตันมันก็กลายเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้การปรับเปลี่ยนอย่างมากเพราะปรากฏการณ์บางอย่างยังไม่สามารถอธิบายได้ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดย A. Einstein มีสูตรของเขา "ทฤษฎีพิเศษ" ในเวลาเดียวกันสูตรที่มีชื่อเสียง E = m * (c * c) ปรากฏขึ้นแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานมวลและความเร็วของแสง การใช้สูตรกับอนุภาคมันก็กลายเป็นที่ชัดเจนว่ามวลของโฟตอน (อนุภาคของแสง) เป็นศูนย์ ได้อย่างรวดเร็วก่อนนี้ขัดแย้งกับสามัญสำนึก แต่ทั้งหมดดังนั้น มวลของโฟตอนที่ความเร็วเป็นศูนย์ของการเคลื่อนที่ของมันคือศูนย์ แต่เมื่ออนุภาคทะลุ 300,000 กิโลเมตร / วินาที - จะได้มวลตามปกติ อย่างไรก็ตามเมื่อเร็ว ๆ นี้เชื่อกันว่ามวลของโฟตอนยังคงเป็นศูนย์ แล้วค่าที่ตามมาจากสูตร H * v = m * (c * c) เป็นมวลสัมพัทธภาพ ดังนั้นสิ่งที่แน่นอนคือมวลของโฟตอนเท่ากับ? สูตรแท้จริงคือ เฉพาะที่ซับซ้อนมากขึ้นและการคำนวณจะดำเนินการผ่านค่าโมเมนตัมของอนุภาคที่กำหนด

เนื่องจากพลังงาน E สำหรับโฟตอนเป็น H * v มวลสามารถคำนวณได้จากสูตร:

m = (H * v) / (c * c)

แต่เนื่องจากโฟตอนในความเป็นจริงเป็นแสงไม่สามารถอยู่ในหลักการที่ความเร็วน้อยกว่า "s" (300,000 km / s) มวลที่พบข้างต้นถูกต้องเฉพาะสำหรับสถานะของการเคลื่อนไหว

สามารถหาแรงกระตุ้นผ่านได้

p = (m * v) / sqrt (1- (v * v) / (c * c))

การมีโมเมนตัมแสดงถึงพลังงาน แน่นอนถ้าในวันฤดูร้อนที่จะเอามือของคุณภายใต้รังสีดวงอาทิตย์แล้วความร้อนจะรู้สึกได้อย่างชัดเจน ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายผ่านการถ่ายโอนพลังงานโดยอนุภาคที่มีมวลบางอย่างเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง นี่คือสิ่งที่สังเกตได้จากแสง ดังนั้นมวลและโมเมนตัมของโฟตอนมีความสำคัญดังนั้นแม้ว่าในกรณีนี้จะไม่สามารถใช้งานได้ตามปกติ

ที่ฟอรัมจำนวนมากบนอินเทอร์เน็ตจะดำเนินการอภิปรายเกี่ยวกับลักษณะของแสงและวิธีการคำนวณ เห็นได้ชัดว่าคำถามที่ว่ามวลของโฟตอนเท่ากับเท่าไรยังไม่ถือว่าถูกปิด โมเดลใหม่ทำให้สามารถอธิบายกระบวนการที่สังเกตได้ด้วยวิธีที่ต่างกันทั้งหมด ในทางวิทยาศาสตร์สิ่งนี้เกิดขึ้นเสมอเช่นทฤษฎีแรกของนิวตันถือว่าสมบูรณ์และมีเหตุผล แต่ในไม่ช้าก็เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีการแก้ไขเพิ่มเติม อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ไม่มีอะไรป้องกันเราตอนนี้เพื่อใช้คุณสมบัติที่รู้จักกันของฟลักซ์แสง: ชายคนหนึ่งได้เรียนรู้ที่จะเห็นด้วยเครื่องมือที่ผ่านมืด; ประตูซุปเปอร์มาร์เก็ตเปิดโดยอัตโนมัติก่อนผู้เยี่ยมชม เครือข่ายออปติคัลได้รับความเร็วในการรับส่งข้อมูลดิจิทัลก่อนหน้านี้เป็นประวัติการณ์ และอุปกรณ์พิเศษได้ทำให้สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้าได้

ทำไมโฟตอนที่ส่วนที่เหลือไม่มีมวล(และไม่มีตัวเลย)? มีคำอธิบายหลายประการสำหรับเรื่องนี้ ประการแรกข้อสรุปนี้มาจากสูตร ประการที่สองเนื่องจากแสงมีลักษณะคู่ (ทั้งเป็นคลื่นและลำอนุภาค) จากนั้นเห็นได้ชัดว่าแนวคิดเรื่องมวลไม่สามารถใช้กับรังสีได้อย่างสมบูรณ์ ประการที่สาม - ตรรกะ: จินตนาการหมุนเร็ว ถ้าคุณมองผ่านมันแล้วแทนซี่คุณสามารถดูหมอกหมอกควันได้ แต่คุณควรเริ่มลดความเร็วในการหมุนเวียนเนื่องจากหมอกค่อยๆหายไปและหลังจากหยุดการทำงานเสร็จสมบูรณ์ ในตัวอย่างนี้หมอกควันเป็นอนุภาคที่เรียกว่า "โฟตอน" สามารถสังเกตได้เฉพาะเมื่อเคลื่อนที่และมีความเร็วที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ถ้าความเร็วลดลงต่ำกว่า 300,000 km / s โฟตอนจะหายไป