Una caja que contiene fotones gravita con más fuerza que una caja vacía y, por lo tanto, el principio de equivalencia dicta que una caja que contiene fotones tiene más inercia que una caja vacía. La conclusión ineludible parece ser que podemos atribuir la propiedad de inercia a la luz. ¿Es esta una deducción correcta?
¡Sí! De hecho, esto es muy común. Por ejemplo, la masa de un protón es mucho mayor que la suma de las masas de los quarks constituyentes. Gran parte de la masa adicional proviene de los gluones que unen a los quarks; cada gluón no tiene masa, pero colectivamente contribuyen a la inercia.
El punto es que la masa de un sistema no es lo mismo que la suma de las masas de sus constituyentes. Por supuesto, esto es sólo una reformulación de . Si tienes fotones rebotando de un lado a otro en una caja, su energía contribuye a la masa total.
Sí, la masa y la energía son equivalentes. Un relativista más competente podría darte la descripción completa, pero en primer lugar puedes decir que la masa de un objeto es simplemente la energía total en su volumen dividida por c^2. Esa masa es equivalente a la masa inercial por el principio de equivalencia débil, que es una piedra angular de GR.
Es decir, la respuesta es sí por el principio de equivalencia débil .
Sí, tanto la energía potencial interna como la energía cinética interna de un sistema ligado (en el marco de reposo de su centro de masa) contribuyen a la masa inercial del sistema ligado de acuerdo con . Para ver un artículo que analiza la evidencia de que esto es cierto para la energía cinética interna en particular, consulte Energía cinética y el principio de equivalencia .
Teóricamente, la respuesta es sí.
Sin embargo, mirando la practicidad de la situación, la respuesta es no.
Los fotones no pueden estar contenidos dentro de la caja a menos que sean 1. Creados dentro de la propia caja, o 2. Están atrapados de antemano y luego llevados dentro de la caja.
En 1., no se suman a la inercia porque se crean usando energía de la caja de alguna forma.
En 2. se sumarán a la inercia, pero el problema será al medir la inercia. Porque se moverán en c ya sea que la caja se mueva o se detenga. Entonces, cuando intenta medir la inercia de la caja, ya sea moviéndola o deteniéndola, la velocidad de los fotones no cambia y, por lo tanto, no deberían contar para la medición de la inercia. Supongo que su inercia se daría cuenta solo cuando sean absorbidos por la caja.
david blanco
andres palfreyman