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Titolo: Fotoni che trasportano energia

Sul libro intitolato < I primi tre minuti > di Steven Weinberg, ad un certo punto
c'è scritto :
 
I fotoni hanno massa zero e carica elettrica nulla, ma sono comunque reali: ciascuno di essi trasporta un'energia e una quantità di moto ben definita.
 
Questa cosa mi ha subito fatto venire in mente : massa = energia e di conseguenza
se il fotone ha massa zero come è possibile che trasporti energia ?
Forse l'inghippo sta nelle paroline <trasportare energia> o <avere energia> ?
Mi potreste spiegare per favore ?
 
Emma

 energia?
Commento a caldo: come fa, una che dice di aver letto ciò che ho
scritto in proposito, a scrivere "massa = energia"?
 
Però hai ragione: l'equivoco sta proprio lì.
C'è una profonda differenza tra "avere energia" e "trasportare energia".
Un corpo può avere energia come ha massa, velocità, accelerazione
carica, ecc. ecc.
Questo significa solo che a quel corpo sappiamo attribuire un
determinato valore di varie grandezze fisiche.
Le quali *non esistono in sé*, sono esclusivamente attributi dei corpi
(o dei sistemi fisici, per essere più precisi).
 
Quando invece si usa il verbo "trasportare" si assume, magari senza
rendersene conto, che c'è un "vettore" (nel senso di ciò che trasporta
(latino "veho", "vectum", da cui "vector") e una cosa trasportata.
Quindi la "cosa" trasportata viene "ontologizzata", ad essa si
attribuisce una realtà indipendente.
Lo stesso accade quando diciamo che l'energia "passa" da un corpo a un
altro.
Più ambiguo l'uso di "acquista", "perde".
Può significare solo che l'energia del corpo (grandezza fisica)
aumenta o diminuisce, ma può anche significare che il corpo "cede" o
"riceve" energia da un altro corpo.
 
La conservazione dell'energia spinge verso l'interpretazione
sostanzialista: se si conserva è perché esiste in sé, immutabile. Può
solo cambiare luogo e quindi corpo su cui si deposita.
Quando poi si parla di energia di un campo, non c'è neppure il corpo,
e scivoliamo facilmente verso la "pura energia", smaterializzata. I
fotoni, che non hanno massa ma hanno energia, sono appunto pura
energia...
 
Purtroppo non ci si libera facilmente da simili ambiguità.
Per esempio come si deve interpretare la "corrente di energia"? Sembra
inevitabile pensare che se c'è una corrente vuol dire che qualcosa
"scorre". Ciò che scorre è una sostanza...
 
Bisognerebbe fare una difficile opera di pulizia linguistica.
Il peggio è che quasi nessuno se ne rende conto.
 
 
-- 
Elio Fabri

Intanto grazie per avermi risposto Prof. Fabri.
Lei scrive:
 
Commento a caldo: come fa, una che dice di aver letto ciò che ho 
scritto in proposito, a scrivere "massa = energia"?
 
Beh... avevo pensato alla ben famosa formula E = mc^2
 
Il<rimprovero> che mi fa sarà senz'altro giusto (cavolo! detto da lei...),
però adesso sono partita con una domanda e rischio di andare fuori tema chiedendole dove sbaglio ?
Azzardo a dire :
E = mc^2 si intende massa a riposo
ma se invece la massa ha una velocità la formula diventa
E^2 = (c*p)^2 + (m*c^2)^2 
 
p = quantita' di moto del corpo/sistema fisico. 
 
Emma

 
 
 
 
L'inghippo sta soprattutto nel fatto che "massa = energia" e' FALSO. Sarebbe meglio scrivere: "massa = energia diviso c^2 di un corpo FERMO". La gente crede che il fatto che il corpo debba essere FERMO (piu' precisamente: la quantita' di moto totale del corpo/sistema fisico considersto deve essere nulla) sia un "per di piu' con poca importanza" e che il fatto essenziale sia solo "l'energia". Questa, secondo me, e' la cosa che non si riesce a recepire. 
 
Del resto, nei libri DIVULGATIVI e' piu' facile scrivere
 
E = m•c^2
 
che:
 
E = sqrt[(m•c^2)^2/+ (c•p)^2]     (1)
 
 
perche' scrivendo la seconda, il lettore si spaventa, perde interesse per il libro, non lo consiglia ad altri e l'autore e l'editore guadagnano di meno... 
 
 
I fotoni o altri corpi possono benissimo avere energia senza avere massa, basta guardare la (1): che succede se si pone m = 0? Che E = c•p, ovvero l'energia e' diversa da zero se la quantita' di moto e' diversa da zero. 
 
 
 
Gia' in elettrodinamica classica (ovvero prima della meccanica quantistica e prima dei fotoni) si sapeva che un impulso luminoso ha quantita' di moto non nulla (si possono usare delle "vele solari" come motore di astronavi; un forte impulso laser implica un rinculo della sorgente; sparando via della luce si ha una reazione e quindi si puo' costruire con questo principio un motore a razzo, ecc.) 
 
--
Wakinian Tanka

 
 
La massa m in quelle due equazioni e' sempre la stessa: massa invariante (a volte si dice "massa a riposo" ma cio' non ha senso per le particelle che si muovono alla velocita' della luce: hanno una massa anche loro, che vale zero).
 
La differenza e' che la prima equazione e' _falsa_ in generale: vale solo se il corpo e' fermo, ovvero se p = 0.
 
Naturalmente tutte le considerazioni di cui sopra valgono nell'ambito della relativita' ristretta. 
In RG e' tutto un altro paio di maniche (molto piu' complicato). 
 
--
Wakinian Tanka 

Wakinian Tanka scrive :
 
E = m•c^2 
che: 
E = sqrt[(m•c^2)^2/+ (c•p)^2]     (1) 
 
perche' scrivendo la seconda, il lettore si spaventa, perde interesse per il libro, non lo consiglia ad altri e l'autore e l'editore guadagnano di meno... 
 
Secondo me le cose che scrivi sono <illuminanti> almeno per me...grazie !
P.S.
In un successivo post scrivi anche :Naturalmente tutte le considerazioni di cui sopra valgono nell'ambito della relativita' ristretta. 
In RG e' tutto un altro paio di maniche (molto piu' complicato). 
 
Un <accenno> alle complicazioni ?
Andiamo incontro ad un mondo con velocità non più rettilinee uniformi, ma a moti accelerati ? 
Altro ?

 p = quantita' di moto del corpo/sistema fisico.
Sì, certo. però levami un dubbio.
Io credevo che tu conoscessi il Q16. Quella è la formula (12-5).
Nel Q16 all'energia relativistica, alla cosiddett "massa
relativistica" e ai suoi problemi, a come va trattata la massa in
relatività, sono dedicati ben 3 capitoli: 12, 13, 14.
Ora da come ti esprimi mi verrebbe fatto di pensare che non li hai mai
letti.
 
 
-- 
Elio Fabri

 
Elio Fabri scrive :
Nel Q16 all'energia relativistica, alla cosiddett "massa 
relativistica" e ai suoi problemi, a come va trattata la massa in 
relatività, sono dedicati ben 3 capitoli: 12, 13, 14. 
Ora da come ti esprimi mi verrebbe fatto di pensare che non li hai mai letti.
 
Li ho letti..ma credo che mi ci vorrà ancora tempo (mesi,anni?) per capirli.
 
Emma

 
Non ne so molto quindi posso solo invitati a dare un'occhiata a questa voce di wiki english:
 
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mass_in_general_relativity
 
 
"... 
Under some circumstances, the mass of a system in general relativity may not even be defined." 
 
Gia' dalla frase qui sopra capisci il "e' tutto un altro paio di maniche". 
 
--
Wakinian Tanka 

 capirli.
Non crdevo che fossero così astrusi...
Però potresti anche chiedere chiarimenti, invece di rimasticare le
solite insensatezze che si trovano in giro.
Magari non ti risponderò a tamburo battente, ma tentar non nuoce.
 
 
-- 
Elio Fabri