Luce e massa.

From: Mauro D'Uffizi <aduffiz_at_tin.it>
Date: 2000/03/10

Vorrei provare a riesporre le domande poste una settimana fa su questo tema
cercando di spiegare meglio i quesiti che mi pongo.

Noi ben sappiamo che la luce non ha massa, anche se ha impulso e questo ci
suscita dei problemi di comprensione.
Sappiamo anche che la luce sembra cadere nei campi gravitazionali, ma in
realt� � lo spazio-tempo curvo a darci questa impressione.

Sappiamo anche che tra massa gravitazionale e massa inerziale non vi �
differenza alcuna (parola di Einstein, che � alla base della teoria della
Relativit� Generale).
Pertanto la luce non ha n� massa gravitazionale n� massa inerziale!

La massa gravitazionale si pu� agevolmente misurare con la bilancia, che
per� funziona solo in presenza di campi gravitazionali.
Per la massa inerziale dobbiamo ricorrere ad un metodo dinamico, acceleriamo
un corpo con una forza conosciuta, e misuriamo l'accelerazione.

Ora, per provare a misurare la massa gravitazionale della luce, potremmo
procedere con il seguente esperimento ideale:
prendiamo una scatola dalle pareti perfettamente riflettenti, che contenga
materia ed antimateria, la poniamo su un piatto della bilancia e la
bilanciamo con pesi opportuni.
Lasciamo reagire materia ed antimateria, e al loro posto la scatola conterr�
energia, nella forma che io definirei un gas di fotoni.

Poich� per� inevitabilmente ci troviamo in un campo gravitazionale, e visto
che la luce in detti campi sembra cadere, quest'impressione l'avr� anche la
bilancia o no?
Oppure non l'avr� per campi deboli e magari l'avr� per campi forti?
Ci sar� cio� una differenza di pressione del gas di fotoni tra l'alto e il
basso della scatola?
Nel caso ci fosse, compenser� o meno la mancanza di massa?

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Ma veniamo alla massa inerziale. La stessa scatola la spingeremo tramite una
forza.
L'accelerazione che otterremo quando � presente massa dovrebbe risultare
inferiore a quella che otterremo quando la scatola conterr� energia in
quanto l'energia non ha massa inerziale.
In altre parole il gas di fotoni non dovrebbe resistere all'accelerazione
aumentando la pressione di radiazione sulla parete indietro rispetto al
moto.
Ma se cos� fosse non potremmo accelerare la materia trasformandola prima in
energia e riportandola a materia una volta accelerata, guadagnando senza
spesa in energia cinetica?

Per salvare il primo principio della termodinamica, non dovremmo ammettere
che questo gas di fotoni oppone resistenza all'accelerazione proprio come
farebbe l'equivalente materia, e cio� ammettere che l'energia ha massa
inerziale?

Ma ammesso questo, a seconda della risposta che diamo alla prima domanda,
cio� la luce ha massa gravitazionale o no, ne risulterebbe che o la luce ha
massa gravitazionale e massa inerziale, e allora � una particella classica,
oppure non ha massa gravitazionale ma ha massa inerziale, e allora le due
masse sono diverse, e non so se si potrebbe salvare la RG visto che
l'uguaglianza tra le due masse era un suo presupposto.

Che ne pensate?

Ciao, Mauro.
Received on Fri Mar 10 2000 - 00:00:00 CET