Premium

Získejte všechny články mimořádně
jen za 49 Kč/3 měsíce

Tak přece má foton hmotnost!?

Fyzika je úžasná věda, která proměnila celou naši civilizaci. Stačí vzpomenout třeba jen elektřinu bez níž by nebyly počítače, mobily, TV, osvětlení našich bytů atd. Ovšem výjimečně se v ní objeví i dost iracionální tvrzení. 

Jedním z takových tvrzení je, že fotony světla nemají hmotnost. Přitom nikdo nezpochybňuje, že mají energii a impuls. A třeba onen impuls p je součin hmotnosti částice a její rychlosti, tedy p = m.v. U fotonu, který se pohybuje rychlostí světla, pak pochopitelně p = m.c. Ono m je zde pochopitelně hmotnost fotonu. Kdyby foton ale neměl hmotnost, tedy by bylo m =  0, pak bychom měli p = 0.c, tedy foton by neměl ani impuls. Ostatně i fyzikální rozměr impulsu je [kg.m/s], tedy se bez kilogramu neboli hmotnosti neobejde. Prostě impuls bez hmotnosti není možný.

Stejnou úvahu můžeme provést s energií. Fyzikální rozměr energie je [kg.m2/s2], tedy zase nutně vyžaduje nenulovou hmotnost. Co nemá hmotnost, nemůže mít (v našem vesmíru) ani energii. Podobně jako jsme vyložili rovnici p = m.c pro impuls, můžeme vyložit rovnici pro energii E=mc2.

Jsem proto velmi rád, že se objevilo na české Wikipedii logicky konzistentní řešení, že foton hmotnost má, viz obrázek níže:

Hmotnost wiki fotpnu

Myslím, že tato formulace o nenulové hmotnosti fotonu tam dříve nebyla, protože když jistý profesor fyziky před třemi lety kritizoval mou filosofickou Ph.D. dizertaci, tvrdil, že je nesmysl, aby měl foton hmotnost. Taky proto jsem hledal na všechny strany, kdo o tom něco říká, a na Wiki jsem tvrzení, že má foton hmotnost, nenašel. Ostatně je to často tradované tvrzení, že je foton nehmotný a z něj plyne pak esoterický a nevědecký názor, že světlo je čistá energie, tedy energie nehmotná. A jak jsme si převedli už v úvodu, je to neobhajitelné tvrzení.

Že bych přece jen někoho svými argumenty přesvědčil a ten někdo by českou Wikipedii v tomto směru změnil? Nebo ho přesvědčil recenzovaný článek nositele Nobelovy ceny za fyziku  Wolfganga Ketterleho, na který jsem v kauze upozornil? Dotyčná nobelista v něm hmotnost fotonu vyčíslil, jak jsem zjistil dodatečně po oné kritice mé dizertace. :) V tom článku dotyčný doslova píše:

"Jediný foton s hyperjemnou frekvencí Cs ? má energii E = hv, která se pomocí Einsteinova vztahu E = mc^2 přemění na hmotnostní ekvivalent m=h?/c2. Nová definice kilogramu stanoví relativistickou hmotnost fotonu při hyperjemné frekvenci Cs jako m = 6,777 265 x 10-41kg." Tuto větu a dotyčné pojetí rovnice E = mc^2 můžete najít v článku "An atomic physics perspective on the kilogram’s new definition" v časopise Physics Today. Viz obrázek níže. 

Dotyčný kritizující pan profesor o mě doslova napsal, že bych u něj neudělal ani bakaláře z fyziky. To by pak ale toho bakaláře u něj evidentně neudělal ani dotyčný nositel Nobelovy ceny za fyziku. :) Když se pan profesor do mě nevybíravě pustil i v dalších prohlášeních (viz popis celé kauzy v článku Proč se Česká televize zajímala o rovnici E=mc2 v Ph.D. dizertaci), můžu mu to oplatit: Jakou vědu asi dotyčný profesor přednáší, když mu tvrzení v jeho vlastním oboru, tedy fyzice, musí opravovat student filosofie? :)

To, že foton má hmotnost, se dá podpořit i dalšími argumenty. Celé zmatení vyplývá z tvrzení, že klidová hmotnost fotonu je nulová. Problém je tu ale v tom, že foton není nikdy v klidu. Co ale takové tvrzení o nulové hmotnosti pak znamená? Je to tvrzení o neexistujícím objektu. A takový neexistující objekt pochopitelně nemá žádnou vlastnost, neboli všechny vlastnosti má nulové. Nulová klidová hmotnost tedy znamená jen a pouze, že takový foton (v klidu) neexistuje a nic jiného. Není to tvrzení, jak se někteří domnívají, že existuje foton s nulovou hmotností.

Dalším argumentem je to, že 98% klidové hmotnosti protonu netvoří klidové hmotnosti jeho složek, kvarků. Oněch 98% hmotnosti tvoří relativistická (pohybová) hmotnost oněch kvarků a relativistická hmotnost gluonů, které je spojují (nechme stranou, že je vše mnohem složitější a že gluony se "mění" v protonu na kvarky apod.). Gluony jsou přitom obdobou fotonů v tom, že jsou to částice s "nulovou klidovou hmotností", jak se to často vyjadřuje. Přesto hmotnost gluonů přispívá ke klidové hmotnosti protonů.

Nebo analogicky, máme-li kulové zrcadlo, zrcadlem obrácené dovnitř, a pustíme do něj malý otvorem světlo a světlo v něm uzavřeme, naměříme, že ono zrcadlo má větší hmotnost s fotony než bez nich. Prostě fotony a jiné částice s "nulovou klidovou hmotností" efektivní nenulovou hmotnost vždy mají.

A těší mě, že vědecky správné řešení se probojovalo už i do české Wikipedie a že alespoň ona není v tomto bodě zdrojem esoteriky.

--------------------------------------------

Zajímají vás podobná fyzikální témata? Pak zkuste některý z následujících článků:

Pochopte základní ideu Einsteinovy teorie relativity za pár minut
Proč je rychlost světla stále neměnná - relativita snadno a názorně...
Co skutečně znamená rovnice E=mc^2

Hlasujte ve finále ankety Blogera roku

Autor: Jan Fikáček, Ph.D. | úterý 9.4.2024 9:07 | karma článku: 22,83 | přečteno: 885x
  • Další články autora

Jan Fikáček, Ph.D.

Není náhodou matematika poněkud subjektivní?

Ne, nebudeme pochybovat o tom, že je 1+1=2 platí. Kdyby byla matematika jen subjektivní, nefungovala by v realitě a proto by neexistovala. Nicméně, v každém matematické operaci je nenulový díl subjektivního.

21.5.2024 v 9:07 | Karma: 8,10 | Přečteno: 190x | Diskuse| Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Fake news o historii vztahu Izrael-Palestina

To hlavní z historie oblasti najdete v minulém blogu, který překvapivě zařadila do „Zaujalo nás“ redakce blogů iDnes. Dnes uvedeme na pravou míru některé pomýlené pověsti o této oblasti a nahradíme je historickými fakty.

7.5.2024 v 9:07 | Karma: 17,27 | Přečteno: 512x | Diskuse| Politika

Jan Fikáček, Ph.D.

Proč jsou izraelská média daleko méně proizraelská než česká?

A nejde jen o izraelská média. USA jsou přece dlouholetý a věrný spojenec Izraele, ale ani ony nestojí teď vždy na straně Izraele. Proč? Proč se snaží válečné tažení Izraele brzdit a volají po příměří?

16.4.2024 v 9:07 | Karma: 36,90 | Přečteno: 3652x | Diskuse| Politika

Jan Fikáček, Ph.D.

Solvay institut - Einstein, Schrödinger, Planck, Heisenberg, Bohr atd.

Od roku 1911 se konají Solvayovské konference, kterých se ve dvacátých letech účastnili dnes nejslavnější fyzici jako Einstein, Planck, Bohr, Heisenberg. Tyto konference jsou známé hromadnými fotografiemi nejslavnějších fyziků.

2.4.2024 v 9:07 | Karma: 20,73 | Přečteno: 575x | Diskuse| Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Nahraďte svou ženu a děti umělou trpělivostí (inteligencí?)!

Tak jo, uznávám, že ženu a děti nelze umělou inteligencí nahradit ve většině případů, ale v jednom by to asi šlo, ne? :)

20.3.2024 v 9:07 | Karma: 24,78 | Přečteno: 909x | Diskuse| Věda
  • Nejčtenější

Atentát na Fica. Slovenského premiéra postřelili

15. května 2024  14:56,  aktualizováno  17:56

Slovenského premiéra Roberta Fica ve středu postřelili. K incidentu došlo v obci Handlová před...

Fico je po operaci při vědomí. Ministr vnitra mluví o občanské válce

15. května 2024  19:25,  aktualizováno  23:12

Slovenský premiér Robert Fico, který byl terčem atentátu, je po operaci při vědomí. S odkazem na...

Drahé a rezavé, řeší Ukrajinci zbraně z Česka. Ani nezaplatili, brání se firma

18. května 2024  12:02

Premium České zbrojařské firmy patří dlouhou dobu mezi klíčové dodavatele pro ukrajinskou armádu i tamní...

Fica čekají nejtěžší hodiny, od smrti ho dělily centimetry, řekl Pellegrini

16. května 2024  8:42,  aktualizováno  15:38

Zdravotní stav slovenského premiéra Roberta Fica je stabilizovaný, ale nadále vážný, řekl po...

Pozdrav z lůžka. Expert Antoš posílá po srážce s autem palec nahoru

13. května 2024  18:48,  aktualizováno  14.5 22:25

Hokejový expert České televize Milan Antoš, kterého v neděli na cestě z O2 areny srazilo auto, se...

Skončí Veselý v Radě ČT za urážky Vášáryové? Ani nevím, kdo to je, říká herečka

21. května 2024  13:39,  aktualizováno  14:46

Slovy člena Rady České televize Lubomíra Xavera Veselého vůči bývalé velvyslankyni v Rakousku,...

Flandry jsou opět naše, hlásají separatisté. S africkou modelkou na plakátech

21. května 2024  14:35

Krajně pravicová strana Vlámský zájem dlouhodobě usiluje o odtržení severní části Belgie. V kampani...

Prodavač si ve stánku zapojil svůj terminál, řeznictví okradl o sedm milionů

21. května 2024  14:29

Mezi milionáře se svojí zlodějskou pílí vypracoval muž z Tachova, který podle policie...

Novorozená štěňata kdosi hodil do kontejneru, ujala se jich adoptivní matka

21. května 2024  14:27

Šest asi dvoudenních štěňat někdo vyhodil do kontejneru na okraji Zbraslavic na Kutnohorsku. Z...

Vyhrajte rodinné vstupné do BRuNO family parku
Vyhrajte rodinné vstupné do BRuNO family parku

Jestliže vás trápí proměnlivé jarní počasí, máme pro vás tip, kam vyrazit, když počasí zrovna nepřeje. BRuNO Family Park v Brně se postará o zábavu...

  • Počet článků 312
  • Celková karma 25,89
  • Průměrná čtenost 3123x
Vystudoval chemii (SŠ), kybernetiku, řízení, ekonomii a teorii systémů (interdisciplinární studia - VŠ), je obecně uvažujícím člověkem někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze. Od září 2021 Ph.D. se zaměřením na filosofii fyziky a matematiky. Pracoval jako evropský expert pro "Future Technologies", 7 let pak v jedné z nejvyšších evropských pozic v počítačové bezpečnosti. Momentálně finanční expert na evropské úrovni. V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČR. Je členem světové vědecké Společnosti pro filosofii času. Absolvent Oxfordského kurzu Filosofie vědy. Více informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány. P.S.: Osobně útočné a odborně velmi nekvalitní komentáře, zejména velmi dlouhé, budou mazány.