Elektromagnetisk strålning?

Det är en sak jag inte fattar. Om du har två fotoner brevid varandra( ibland talar man t.ex om knippen), vilken hastighet tycker den ena fotonen att den andra har? C måste vara rätt svar? Vilket gör formeln meningslös.(tror jag)

Edit: (förtydligande) formeln handlar om proportionalitet, men om fotonen saknar proprtioner i förhållande till sig själv, hur kan formeln vara applicerbar på fotoner?

Stoppar du in c i formlerna vi använder för att byta referenssystem (sk Lorentztransformationerna) får du saker som 1/0, så de bryter ihop. Vilket vi tolkar som att fotoner inte har referenssystem. Alltså är frågor som "vilken hastighet ser en foton" etc. inte meningsfulla och vi kan inte räkna fram något svar på dem. Och alla formler är skrivna för äkta referenssystem, så de är meningsfulla.

Så fotoner har ingen kunskap om var de befinner sig någonsin?
Nu börjar detta bli för svårt för mig.

Nej, vi kan bara inte beskriva verkligheten med ett referenssystem som rör sig med ljushastigheten. Det är inte så konstigt, vi som observatörer rör oss inte med ljushastigheten, och enligt Einstein kan vi aldrig nå ljushastigheten oavsett hur mycket vi accelererar, så varför ska vi kunna beskriva saker ur det perspektivet? Och att referenssystemet inte finns betyder inte något för vad fotonerna "vet" eller inte (vilket är något väldigt flummigt att prata om hur som helst. Är det rimligt att säga att partiklar "vet" var de är någonstans?). All egentlig fysikalisk information är helt oberoende av referenssystem, det var en annan av Einsteins stora insikter.

Vi kan alltså inte accelerera upp till ljusets hastighet. Hur hög hastighet kan man egentligen uppnå med en vanlig raketdriven farkost. Om jag färdas med 1-tiondel av ljusets hastighet och startar raketerna (strunta i hur mycket bränsle vi har) igen så kommer väl hastigheten att öka ytterligare en liten aning och så borde man väl kunna hålla på hur länge som helst. Eller kan inte vanlig reaktionsdrift bidra med något vid sådana farter, jag tycker den borde accelerera även om utblåsningshastigheten i sig inte är så stor. Mellan skepp och utblåsningen alstras väl en kraft ändå som adderas till vilken fart vi än har. Jag undrar alltså om jag färdas ensam ute i tomma rymden med snudd på ljusfart och ingen kan se mig så skulle jag prova och accelerera lite till med min gamla reaktionsdrivna farkost och "hoppsan" det där som blänkte till måste ha varit ljusvallen som passerades, eller..

Jag hittade en bra sida som går igenom tre anledningar till att man inte kan färdas i ljusets hastighet:

Hade du kunnat färdas med ljushastigheten så hade tiden stannat helt och hållet samtidigt som avståndet hade krympt ihop till noll. Du hade med andra ord omedelbart varit framme oavsett hur långt du hade kvar att färdas. Detta, säger Einstein, än en av anledningarna till att du inte kan färdas fortare än ljuset, För i så fall hade du varit framme innan du startade. Och det går ju inte. Man har genom experiment kunnat visa att både tidsdilation och längdkontraktion faktiskt finns, och att dessa fenomen inte är något som Einstein bara hittat på.

Det finns också ett tredje fenomen som gör att du inte kan färdas i rymdskeppet med ljusets hastighet. Detta fenomen kallas "den relativistiska masstillväxten". För att accelerera ditt rymdskepp måste du tillföra energi. Som du redan vet går det åt mer energi för att öka farten på en tung farkost, t ex en supertanker, än på en lätt farkost, t ex en kanot. När du nu börjar närma dig ljushastigheten inträffar det märkliga att din rymdraket blir tyngre. Rymdraketens massa ökar mer och mer ju fortare du åker. Till slut ökar massan så kolossalt att inte ens all energi i hela universum räcker till för att pressa upp farten på ditt rymdskepp den sista biten till ljushastigheten.

http://physics.gu.se/~f3aamp/VVV/Albert/Relativ.htm

Du kan nå godtyckligt nära c med en vanlig raketmotor (om vi skiter i bränsleåtgång etc. såklart). Ett sätt att skriva den relativistiska energin är som E=mc^2/sqrt(1-(v/c)^2) (vilket igen reduceras till E=mc^2 då v=0), vilket går mot oändligheten då v --> c; så oavsett hur mycket energi din motor ger dig kommer din hastighet ändå aldrig nå ända fram till c.

Saken är att c är en unik hastighet, jämfört med alla andra. Om något färdas i c, finns det ingen observatör för vilken saken är i vila. Om något färdas med 0.999999999999999c finns det däremot en referensram där saken är i vila och inte rör dig alls. Så det finns t.ex. en referensram där vi just nu flyger fram med säg 0.999999c, och ändå kan vi accelerera i valfri riktning.

Från wikipedia:
"Liksom alla andra kraftbärande elementarpartiklar är en foton i någon mån immateriell. Den har en energi, en frekvens, och en rörelsemängd, men begrepp som massa, storlek och läge kan inte definieras på ett meningsfullt sätt. Det närmaste man kan komma är säga att den fyller ut hela det rum den kan finnas i och att den har en ekvivalent massa i form av ren rörelseenergi enligt formeln E=MC^2"
http://sv.wikipedia.org/wiki/Foton

Anser du att det understrukna är helt fel eller delvis fel eller faktiskt helt korrekt formulerat? Om det är fel bör någon insatt gå in och ändra wikipedia.




Så här svarar Peter E i frågelådan om fotonens massa
Fotonens massa: "Fotonen har energin E=hv. Eftersom energi och massa är ekvivalenta (E=mc2), så har fotonen massa. Man kan emellertid inte tala om fotonens vilomassa eftersom begreppet en stillastående foton saknar mening."
http://fragelada.fysik.org/index.asp?id=16989


Och det verkar ju onekligen som att en foton i sin egenskap av ren energi har något som vi starkt kan förknippa med en massa. Hur mycket ökar exempelvis massan av ett svart hål när en foton av energin E fångas in av hålet?
Jag gissar på +m = E / C^2, men om det rätta svaret är något annat vill jag gärna veta det.
Hur mycket ökar massan på en atom eller molekyl som absorberar en foton av energin E?

Vi har förstått vid det här laget att fotonen inte har någon vilomassa och vi har förstått att många lärda avskyr när någon ens antyder att fotonen har en massa(typ rörelsemassa etc), men nu måste vi ändå få reda på utifall det möjligen kan vara tillåtet att åtminstone lite försiktigt få tala om en fotons ekvivalenta massa?



ps
En foton har kanske ingen massa men lik förbannat verkar den skapa en hel "massa" problem och huvudbry. Det är kanske dags för alla fysiker att anordna ett massmöte där man ingående diskuterar massan hos de masslösa så att en viss synkronisering i frågan ändå infinner sig.

Detta är en vanlig förvirring, du kan läsa om den här. Det finns alltså två begrepp: vilomassa och relativistisk massa. När man bara säger "massa" brukar man nästan alltid mena vilomassan, då den är invariant och inte beror på referenssystem. I vissa fall kanske den relativistiska massan är ett nyttigt begrepp, men oftast, speciellt för nybörjare, leder det till förvirring (se tråden, samt många andra trådar). Så biten av svenska wikipedia du citerar är nog inte egentligen felaktigt, men läs engelska wikipedia, den beskriver det bättre, se första meningen och formeln jag nämnde. Så visst kan man säga att fotonen har relativistisk massa, men man får vara nogrann och tänka efter vad man säger. Personligen tycker jag inte relativistisk massa är ett användbart begrepp alls; allt blir klarare om man istället bara pratar om vilomassa, rörelsemängd och energi.

Sen, E=mc^2 eller snarare E^2=(mc^2)^2 + (pc)^2, beskriver hur mycket energi en viss partikel har. Både energin E och rörelsemängden p är bevarade storheter, men (vilo-)massan är inte det, så om ett svart hål sväljer en partikel med (E,p) så får det svarta hålet mer vilomassa och rörelsemängd på ett sånt sätt att totala E och p bevaras. Så energi och massa kan konverteras mellan varandra, vilket vi ju vet från att atombomber, solar och kärnkraftverk funkar.

Slutligen bland fysiker finns det inga problem kring något av detta. Fotoner och deras egenskaper och beskrivning är välkända saker (sen vadå, 50-talet eller så, den fundamentala teorin kallas Quantum ElectroDynamics eller QED), och det finns egentligen inga konstigheter med vilomassa/relativistisk massa. Det är bara väldigt förvirrande när man studerar ämnet för första gången, och oftast hjälper inte populärvetenskap särskilt mycket.

Här finns lite diskussion från olika perspektiv angående massa och energi som ekvivalenta- eller skilda ting: http://plato.stanford.edu/entries/equivME/#2

En fråga till, har en foton alltid samma antal våglängder för alla betraktare mellan punkt A och punkt B? Fotonen oscillerar väl över tidsaxeln mellan två lägen? Eftersom tiden är relativ undrar jag om också frekvensen är självjusterande? Sen är ju rödförskjutningen märklig, finns det ett referenssystem ändå?

(Lite off topic, men har svarta hål massa? Dom har väl bara gravitation? Det enda som kan undfly ett svart hål? Glöm det förresten, jag kan nog läsa mig till det)

Jag måste fråga lite till: Jag sitter där i min farkost ensam ute i rymden, det finns ingen och inget inom synhåll, Vad märker jag av hastigheten på för vis egentligen?Jag har ju kommit upp i 99% av c i alla fall men jag tycker det känns likadant som det gjort mest hela tiden d.v.s. jag märker ingenting av farten,eller.. Men jag ökar farten för att försöka märka att det är något märkligt med ljuset och hastigheten. När börjar jag märka någonting och vad är det jag kommer att märka. Vad är det för krafter som kommer att kasta sig över mig om jag har glömt att det inte går att åka mycket fortare än jag redan gör...