POPRAWKA:

Ostatnie słowo powinno brzmieć "spoczynkowej".

Nie chcę się spierać, być może tak jest, ale cz to by znaczyło foton jest niematerialny?

Nie, to nie posiadanie masy spoczynkowej jest wyznacznikiem materii. W fizyce za materię przyjmuje się wszystkie cząstki i obiekty z nich zbudowane, niezależnie od ich własności takich jak ładunek elektryczny czy masa.

Wszystkie cząstki?

A ja myślałem, że wśród cząstek elementarnych do materii zaliczane są tylko fermiony. Wśród cząstek złożonych do materii zaliczyłbym też bozony, które składają się z elementarnych fermionów (np. mezony). Nigdy natomiast nie zaliczyłbym do materii elementarnych bozonów (takich jak bozony cechowania).

Skąd wziąłeś taką dziwną definicję materii?

Fizyka klasyczna nie jest błędna co do wszystkich prędkości z jakimi się spotykamy w normalnym życu. Nadal sobie mogę policzyć jak długo pojadę z punku A do B jadąc pociągiem np 50 km/h. Nie pomylę się. Sprawdzi się. Daltego stosowanie fizyki klasycznej ma sens, czywiści wszystko zgodznie z ośrodkiem w jakim się znajdujemy.

A dlaczego nie? Czemu ich spin/statystyka lub sposób, w który oddziałują, miałby decydować o ich materialności? Zwłaszcza, że jeżeli supersymetria występuje, to zarówno fermiony jak i bozony są jedynie różnymi składowymi jednego pola kwantowego, więc powinny być podobnie traktowane.


Gdy jednak mówimy o świetle, w szczególności o jego prędkości i masie fotonów, fizyka klasyczna daje wyniki zupełnie różne od obserwowanych, dlatego stosowanie pojęć klasycznych (np. masy w klasycznym rozumieniu, jako własności obiektu odpowiedzialnej za bezwładność i grawitację) staje się nieuprawnione i mylące.

W Modelu Standardowym występuje tradycyjny podział pól kwantowych na materię i oddziaływania. Bozony cechowania są nośnikami oddziaływań, więc nie są zaliczane do materii. Podział ten jest zgodny z podziałem na fermiony i bozony.

Supersymetria rzeczywiście rozmyłaby ten tradycyjny podział. Poza tym ciemna materia może być złożona z elementarnych bozonów nawet, jeśli Supersymetria nie ma nic wspólnego z rzeczywistością.

Myślę, że nie ma sensu kłócić się o nazewnictwo. Pojęcie "materia" w fizyce po prostu nie ma odpowiednio precyzyjnej definicji. W kosmologii (która jest częścią fizyki) znaczenie tego pojęcia jest inne niż w fizyce cząstek - materia to po prostu cząstki nierelatywistyczne w przeciwieństwie do promieniowania - cząstek relatywistycznych.

Jeżeli jednak zadawane są pytania fundamentalne ("Co to jest materia?") to używać należy pojęć tego działu nauki, do której to pytanie się odnosi. Jakkolwiek fizyka cząstek nie daje ostatecznej odpowiedzi, wydaje się bardziej niż kosmologia odpowiednia, by stosować jej definicje.

W kosmologii mówiąc o materii myśli się o materii nierelatywistycznej (o ciśnieniu zaniedbywalnym w stosunku do gęstości energii), a mówiąc o promieniowaniu myślimy o substancji, która ma ciśnienie równe 1/3 gęstości energii. Ale chyba nie proponujesz, aby promieniowanie definiować w ten sposób?

A masa związana z energią potencjalną, a nie kinetyczną?

Np ciśnienie?

Nie jestem pewien o co ci chodzi. Czy chodzi o masę która stoi we wzorach:
E_pot = -m*MG/r
E_kin = mv^2/2
?

Jeżeli tak, to trzeba pamiętać, że wzory te są prawdziwe jedynie w granicach mechaniki Newtonowskiej. W tych wzorach ta masa to tzw. "masa bezwładna": wielkość, która określa, jak obiekt reaguje na przyłożoną siłę, wielkość występują we wzorze F = m*dv/dt.

W teorii grawitacji Newtona jest zawarte założenie, że masa bezwładna jest równa masie grawitacyjnej (odpowiedzialnej za wytwarzanie pola grawitacyjnego). W OTW pole grawitacyjne jest wytwarzane głównie przez energię całkowitą = masę relatywistyczną, ale wkłady generują też inne wielkości, np. w kosmologii ważny efekt daje ciśnienie w ośrodku wypełniającym przestrzeń.

W STW i OTW równanie F = m*dv/dt będzie spełnione, jeżeli za m wstawimy masę relatywistyczną. Używa się jednak częściej równania F = dp/dt (p = pęd), które jest prawdziwe zarówno w mechanice Newtona jak i w teorii względności.

W szczególnej teorii względności energia kinetyczna jest dana wzorem
E_kin = E_całkowita - E_spoczynkowa =
= mc^2/pierwiastek(1-v^2/c^2) - mc^2 =
= mv^2/2 + poprawki rzędu co najmniej (v/c)^2
masa tu występująca jest masą spoczynkową.

W ogólnej teorii względności opis wymaga jednoczesnego rozważania grawitacyjnej energii potencjalnej i energii kinetycznej. Całkowita energia zależy bowiem w skomplikowany sposób zarówno od tzw. metryki czasoprzestrzeni (która jest opisem pola grawitacyjngo) jak i prędkości ciała, i nie da się rozdzielić energii na dwie składowe zależne jedynie od jednego lub drugiego. W równaniu też występuje masa obiektu, i jest to masa spoczynkowa.

A, i zapomniałem zapytać się o co ci chodzi z tym ciśnieniem.

w-student udaje że nie rozumie o co chodzi.

A przecież napisałem, ze nie chodzi o energię kinetyczną, tylko o potencjalną. np ciśnienie.

Ciśnienie to ilosc energii zawartej w jednostce objętości. Energii potencjalnej. I jak każda energia posiadajacej masę

m=E/c^2.

Jest to masa, mozna by rzec "spoczynkowa", ale nie spełnia w-studentowej definicji masy spoczynkowej.

Ciśnienie nie jest gęstością energii. Jest miarą, jak szybko energia wypływałaby z układu, gdyby nie było jakiś barier go ograniczających.

Z gęstością energii wiąże je równanie stanu, ale to zależy od rodzaju substancji. Np. dla promieniowania (fotonów, poruszających się z prędkością światła) jest równe 1/3 gęstości energii tego promieniowania, a dla pyłu (materii poruszającej się z prędkościami dużo mniejszymi od prędkości światła) jest zaniedbywalnie małe, ponieważ energia pyłu jest zdominowana przez jego energię spoczynkową, a nie energię kinetyczną (bo ciśnienie jest wywołane przez ruch cząsteczek w ośrodku).

Jeżeli zaś mówisz o np. naprężeniu i związaną z nim energią potencjalną (jak np. w sprężynie) to sprawa ma się tak:
Z punktu widzenia zewnętrznego obserwatora masa spoczynkowa całego układu zwiększa się w stosunku do sumy mas składników o odpowiednią wielkość proporcjonalną do zgromadzonej energii potencjalnej. Urządzenie w którym zgromadzimy dodatkową energię będzie mialo większą bezwładność = większą masę spoczynkową.
Dzięki temu zjawisku w reakcjach chemicznych może zachodzić wydzielenie energii (bo masa produktów jest mniejsza niż masa substratów, nadmiar masy jest zamieniany na ciepło). Z tego także powodu np. masa atomu wodoru (wyrażona w jednostkach energii) jest mniejsza od sumy mas protonu i elektronu o ok. 13,6 eV (energia wiązania = energia potencjalna oddz. elektromagn.), oraz atomy i jadra atomowe są stabilne (mają masę-energię mniejszą od sumy mas składników, i żeby je rozbić, potrzeba dostarczyć energii z zewnątrz)

Jest



Gdyby tak było, miałoby ciśnienie wymiar J/(m2*s), a nie J/m3




I o to chodzilo. Masa, którą nazwałeś "spoczynkową" nie jest czymś stałym i niezmiennym. Dokładnie tak samo jest z fotonem. ma on energię, a więc i masę nie wynikającą z energii tylko kinetycznej

Prosze o źródło.


Ciśnienia nie jest tą prędkością, ale się z nią wiąże. Konkretnie wyraża utratę energii układu przy rozszerzeniu się o jednostkę objętości w procesie adiabatycznym, według wzoru dU=-pdV. (U - energia wewnętrzna). Nie jest to szybkość "na jednostkę czasu", ale "na jednostkę zyskiwanej objętości". Przyznaję, że nieprecyzyjnie się wyraziłem.


Zależy o jakich zmianach mówimy. Gdy układ jako całość poruszamy, jego masa spoczynkowa się nie zmienia. Pojedynczy foton jest układem w ruchu, i jego energia całkowita nie jest równa jego masie spoczynkowej (w tym przypadku lepiej użyć nazwy: niezmienniczej). jako czastka elementarna, obojętna elektrycznie, sam z siebie nie ma żadnej energii poza energią kinetyczną.
Jeżeli jednak weźmiemy pudło wypełnione fotonami (choćby termicznymi) które latają we wszystkie strony, tak że cały układ obserwowany z zewnątrz jest nieruchomy, to energia fotonów da wkład do masy całego układu. Każdy foton z osobna będzie jednak bezmasowy.
Wszystkie podane prze ze mnie przykłady (cząsteczka chemiczna, atom, jądro) mają masę różną od masy składników dzięki energii wiązania która daje do masy wkład. Ich masa jest jednak ustalona (jeżeli zaniedbamy fakt posiadania różnych poziomów energetycznych).