Ľudia sú už dávno zvyknutí na to, že jeden zcharakteristiky akejkoľvek hmoty je hmotnosť. Je neodmysliteľnou súčasťou nielen takých veľkých objektov, ako sú planéty a hviezdy, ale aj ich náprotivkov z neviditeľného mikrosveta - protónov a elektrónov. Sir Isaac Newton vo svojej dobe bravúrne dokázal vzťah medzi gravitačnými silami a hmotou vlastnenou telom. V rámci jeho teórie sa výpočty nebeskej mechaniky stále úspešne vykonávajú. Nejaký čas po vytvorení Newtonovej teórie bolo potrebné ju výrazne vylepšiť, pretože niektoré javy zostali nevysvetlené. Tento problém vyriešil A. Einstein, ktorý sformuloval svoju „špeciálnu teóriu“. Zároveň sa objavil slávny vzorec E = m * (c * c), ktorý naznačuje vzťah energie, hmotnosti a rýchlosti svetla. Aplikáciou vzorca na častice sa rýchlo ukázalo, že hmotnosť fotónu (častice svetla) je nula. Na prvý pohľad je to v rozpore so zdravým rozumom, ale všetko je presne také. Hmotnosť fotónu pri nulovej rýchlosti jeho pohybu je nulová. Ale keď častica prekoná 300-tisíc km / s, získa obvyklú hmotnosť. V poslednej dobe sa však verí, že hmotnosť fotónu je napriek tomu nulová. A hodnota, ktorá vyplýva zo vzorca H * v = m * (c * c), je relativistická hmotnosť. Aká je teda vlastne hmotnosť fotónu? Skutočne existuje vzorec. Len je to zložitejšie a výpočet sa vykonáva prostredníctvom hodnoty hybnosti danej častice.
Pretože energia E pre fotón sa rovná H * v, hmotnosť sa dá určiť zo vzorca:
m = (H * v) / (c * c)
Ale keďže v skutočnosti je fotón ľahký, v zásade nemôže existovať pri rýchlostiach menších ako „s“ (300 tisíc km / s), vyššie uvedená hmotnosť je správna iba pre pohybový stav.
Hybnosť možno nájsť prostredníctvom
p = (m * v) / sqrt (1- (v * v) / (c * c))
Prítomnosť impulzu naznačuje energiu.Skutočne, ak v letný deň dáte ruku pod slnečné lúče, jasne cítiť teplo. Tento jav sa dá vysvetliť prenosom energie ktoroukoľvek časticou s určitou hmotnosťou a pohybom vysokou rýchlosťou. To je presne to, čo sa pozoruje vo vzťahu k svetlu. Preto je hmotnosť a hybnosť fotónu taká dôležitá, aj keď v tomto prípade nie je vždy možné pracovať so známymi konceptmi.
Na mnohých fórach na internetedebaty o povahe svetla a o tom, ako sa robia výpočty. Je zrejmé, že otázku, aká je hmotnosť fotónu, zatiaľ nemožno považovať za uzavretú. Nové modely umožňujú vysvetliť pozorované procesy úplne iným spôsobom. Vo vede sa to vždy deje: napríklad najskôr bola Newtonova teória považovaná za úplnú a logickú, ale čoskoro sa ukázalo, že je potrebných niekoľko pozmeňujúcich a doplňujúcich návrhov. Napriek tomu nič nebráni tomu, aby sa dobre známe vlastnosti svetelného toku už teraz využívali: človek sa naučil vidieť do tmy pomocou prístrojov; dvere supermarketu sa pre návštevníka otvárajú automaticky; optické siete umožnili dosiahnuť doteraz nevídané rýchlosti prenosu digitálnych údajov; a špeciálne prístroje umožňovali premenu energie slnečného žiarenia na elektrinu.
Prečo nemá fotón v pokoji hmotnosť?(a vôbec neexistuje)? Existuje niekoľko vysvetlení. Po prvé, tento záver vyplýva zo vzorcov. Po druhé, pretože svetlo má dvojakú povahu (je to vlna aj prúd častíc), je zrejmé, že koncept hmotnosti je na žiarenie úplne nepoužiteľný. Tretie je logické: predstavte si rýchlo sa krútiace koleso. Ak sa cez ňu pozriete, namiesto lúčov môžete vidieť akúsi hmlu, opar. Len čo však začnete znižovať rýchlosť otáčania, zákal postupne zmizne a po úplnom zastavení zostanú iba lúče. V tomto príklade je oparom častica nazývaná „fotón“. Možno ho pozorovať iba v pohybe a pri striktne stanovenej rýchlosti. Ak rýchlosť klesne pod 300 tisíc km / s, fotón zmizne.
