Weshalb hat Licht nicht eine unendliche Masse?
In der letzten Physikstunde hatten wir zwei Dinge gelernt:
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Kommt die Geschwindigkeit eines Gegenstandes in die Nähe von Lichtgeschwindigkeit, steigt sein Gewicht/seine Masse drastisch. Ist er so schnell wie Licht, ist seine Masse theorethisch unendlich.
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Licht hat nur Masse, wegen seiner Geschwindigkeit (aber keine theorethische "unendliche Masse).
Zu 1. : Wenn ich das richtig verstanden habe, ist es also für ein Flugobjekt nicht möglich, so schnell wie Licht zu fliegen, da es unendlich viel Kraft für die unendliche Masse benötigen würde. Stimmt das so?
Zu 2. : Was ist das für eine Masse, die nicht unendlich werden kann? Wieso verhält sich das mit dem Licht anders? Und wenn Licht ohne seine Geschwindigkeit keine Masse hatte, woher kommt die Masse dann her?
Danke für Aufklärung!
7 Antworten
1. Ja, das ist richtig.
2. Für einen beliebigen Körper gilt:
E²=(mc²)²+(pc)²
wobei p der Impuls ist, m die Ruhemasse, E die Energie.
Für einen massiven Körper kann man das schreiben als:
E^2=(mc²)²+(pc)²=(mc²)²(1+(p/mc)²)=(mc²)²(1+(gamma*v/c)²)=(mc²)²gamma²
wobei p=gamma*m*v und gamma=1/wurzel(1-(v/c)²). Beim letzten Schritt muss man etwas rechnen (gamma einsetzen und sehen, was passiert).
Also ist E=gamma*mc². Die "bewegte Masse" ist dann gamma*m. gamma wird für große v unendlich, damit auch die "bewegte Masse". Aber eigentlich wird da die Energie unendlich, die Ruhemasse bleibt endlich und die "bewegte Masse" ist imho ein etwas irreführendes Konzept.
Für einen masselosen Körper müssen wir oben einfach m=0 setzen und bekommen
E²=(pc)² oder einfach E=pc
Die Energie und der Impuls eines Photons sind also bis auf den konstanten Vorfaktor c gleich. Aber sie lassen sich nicht über eine Geschwindigkeit v schreiben, weil die Masse Null ist. Der gamma-Faktor taucht auch nirgends auf, er wäre ja für v=c unendlich - taucht aber einfach nicht auf.
Unendlich ist eigentlich nicht die "bewegte Masse" m𝛾 oder vielmehr die Energie E selbst, sondern deren Verhältnis zur eigentlichen Masse im Sinne von Eigen- oder Ruhemasse m bzw. Ruheenergie E_0. Was über Letzteres verfügt, kann c nicht erreichen, was nicht darüber verfügt, kann sich überhaupt nur mit c bewegen.
Statt je zum Stillstand zu kommen, bekommt beispielsweise ein Lichtsignal, neben dem man herzufliegen sucht, eine immer größere und größere Wellenlänge, ohne dass sich damit auch die Amplitude erhöhte. Das Lichtsignal würde regelrecht verschwinden.
Die Formel für den relativistschen Massezuwachs beinhaltet die Ruhemasse. Licht hat keine (Ruhe)masse, folglich kann man diese Formel nicht anwenden.
Hi, Licht hat keine Ruhemasse, darum gehts. Also ein Photon wiegt quasi nichts und die "Masse" von der man spricht ist nur von dessen Energie Energie abgeleitet - also der Frequenz.
Obwohl ein Photon keine Ruhemasse hat, spürt man wenn es irgendwo einschlägt und daraus kann man wiederum auf eine Masse schließen. Das ganze nennt sich Impuls.
Du könntest im Weltall theoretisch eine Taschenlampe als Triebwerk benutzen nur wäre das natürlich extrem schwach.
Zu 1.: Stimmt
Zu 2.: vielleicht hilft dir das weiter: https://www.uni-oldenburg.de/physik/studium/physik-studieren-in-oldenburg/was-sie-schon-immer/wie-schwer-ist-licht/