Mr. Macho
Writer
Mặc dù đúng là ánh sáng không có khối lượng nhưng trên thực tế nó có mang năng lượng. Tuy nhiên, câu trả lời này phức tạp hơn một chút so với câu nói đơn giản đó và có thể yêu cầu bạn phải có một chút kiến thức cơ bản về thuyết tương đối đặc biệt của Einstein: lý thuyết có thể giải thích mối liên hệ giữa không gian và thời gian. E = mc 2 là phương trình mà Einstein sử dụng để chứng tỏ rằng năng lượng và khối lượng có thể hoán đổi cho nhau. Khi bạn hỏi liệu ánh sáng có năng lượng hay không, có lẽ nó được đưa ra bởi phương trình nổi tiếng: E = mc2. Nhưng đây chỉ là cách viết tắt và trường hợp đặc biệt của phương trình dài hơn: E 2 = p 2 c 2 + m 2 c 4 . Chữ 'E' đại diện cho năng lượng của hạt (do đó: ánh sáng mang năng lượng), 'c' là tốc độ ánh sáng và cuối cùng 'm' là khối lượng của hạt được đề cập.
Do đó, phương trình dài hơn ở trên có thể cho chúng ta biết rằng tổng năng lượng mà một hạt có thực chất là sự kết hợp giữa năng lượng khối lượng và năng lượng động lượng. Chỉ khi hạt đứng yên và P=0 thì phương trình ngắn hơn E = mc 2 mới có thể áp dụng được. Nhưng, vì các hạt ánh sáng, hay photon, không có khối lượng, nên chúng thực sự tuân theo một phương trình viết tắt khác: E = pc, điều này có nghĩa là chúng lấy toàn bộ năng lượng từ động lượng. Điều này là do chúng không thể nhận được bất kỳ năng lượng nào từ khối lượng của mình, vì chúng không có năng lượng nào cả. Để làm tăng thêm sự nhầm lẫn tiềm ẩn: nếu hạt vừa không có khối lượng vừa đứng yên, nên cả 'p' và 'm' đều bằng 0, thì do đó tổng năng lượng bằng 0, nên 'E' bằng 0. Nhưng điều này có nghĩa là một vật không có khối lượng và không có năng lượng thì không tồn tại hoặc chẳng là gì cả. Ánh sáng không có khối lượng nên cũng không có năng lượng theo Einstein, nhưng làm sao ánh sáng mặt trời có thể sưởi ấm Trái đất nếu không có năng lượng Vì đó là những gì câu hỏi đang hỏi nên chúng tôi sẽ vạch trần nó. Vì vậy, nếu một vật không có khối lượng thực sự tồn tại thì nó không thể đứng yên. Điều này chỉ xảy ra với trường hợp ánh sáng. Như chúng ta đã biết, tốc độ ánh sáng không bao giờ thay đổi. Tốc độ này là 299.792.458m/s. Tốc độ không đổi này là điều cần thiết để một hạt không bao giờ có thể đứng yên để tồn tại. ' Tốc độ ánh sáng' được đặt tên như vậy bởi vì ánh sáng không bao giờ có thể chậm hơn nữa, nếu không nó sẽ ngừng tồn tại hoặc ngừng chuyển động. Tốc độ này là một hằng số đối với ánh sáng , với tư cách là một vật không có khối lượng, trong mọi hệ quy chiếu. Bất cứ khi nào bạn bật đèn lên, tốc độ ánh sáng cho phép ánh sáng chiếu sáng căn phòng theo cách xuất hiện ngay lập tức nhờ tốc độ ánh sáng mặc dù nó không có khối lượng. Câu hỏi tiếp theo có thể bạn đặt ra là làm thế nào một vật có thể có động lượng mà không cần khối lượng. Đó là một câu hỏi hợp lệ, nhưng một câu trả lời dễ dàng. Mặc dù chúng ta coi ánh sáng là một vật thể, nhưng nó không phải là vật thể hữu hình mà trên thực tế là một sóng. Vì ánh sáng là sóng và không có khối lượng nên động lượng của nó được truyền đi nhờ chuyển động vẫy theo đúng nghĩa đen của nó. Điều này có thể được so sánh với đại dương. Mặc dù mỗi hạt nước đều có khối lượng nhưng sóng mà chúng tạo ra thì không. Nhưng chuyển động và động lượng được những sóng này mang theo, giống như sóng ánh sáng mang theo động lượng của nó. Một sự so sánh thậm chí còn tốt hơn là một bể tạo sóng. Cơ chế tạo ra sóng là một vật rắn, chuyển động ra vào. Vật này có khối lượng và tác dụng lên các phân tử nước, tác dụng năng lượng lên nó. các hạt nước phản ứng theo cách khiến chúng chuyển động. Nhưng động lượng truyền qua nước lại do chính sóng mang theo. Điều này tương tự như các sóng ánh sáng mang động lượng và năng lượng, mặc dù chúng không hữu hình. Sóng nước không hữu hình, ngay cả khi bản thân các hạt nước cũng vậy. Sóng nước dường như đang di chuyển, nhưng các hạt nước nhiều khả năng sẽ ở lại một chỗ tương tự. Vì vậy, sóng đang di chuyển dọc theo các hạt nước như một chuyển động, trái ngược với mỗi sóng là một khối nước di chuyển theo tập thể. Điều này so sánh tốt với sóng ánh sáng, vì các photon sẽ ở một vị trí tương tự, nhưng chuyển động của sóng cho phép sóng ánh sáng mang theo cả chuyển động và động lượng. Điều này cho phép ánh sáng mang năng lượng. Và tất cả điều này được thực hiện mà không cần sóng ánh sáng có khối lượng. Vì vậy, để trả lời câu hỏi ban đầu: đúng vậy, ánh sáng không có khối lượng, nhưng thực tế nó có năng lượng. Và ánh sáng từ mặt trời sẽ tới và làm ấm Trái đất nhờ năng lượng của ánh sáng truyền dọc theo sóng dưới dạng động lượng.
