Esiste un modo per “intrappolare” la luce in una scatola completamente sigillata in modo che la scatola sia ancora illuminata internamente pur avendo una sorgente luminosa all’interno?

Beh no. Quindi, lo darò in giro dalla mia prospettiva. Penso che sia interessante.

Innanzitutto, fai le cose dal punto di vista della fisica classica e assumi un interno perfettamente riflettente e una scatola che fluttua da sola nel vuoto. Brilli una luce dall’esterno e sigilli il buco molto velocemente. In teoria, la luce rimbalzerà per sempre. Ora, potremmo mettere un sensore nella scatola per misurare la luce, ma quel sensore dovrebbe assorbire parte della luce per poterla misurare. Avere un sensore assicurerebbe che la quantità di luce sarebbe costantemente ridotta. Quell’energia verrebbe fuori dal segnale del sensore.

Ora sappiamo che nessuno specchio è perfetto, quindi la luce sarà assorbita nel tempo. Quella luce verrà quindi irradiata come luce infrarossa. In questa situazione, sarà quello che viene definito un corpo nero e alla fine raggiungerà la stessa temperatura dello spazio circostante. La velocità con cui l’energia viene irradiata è proporzionale alla differenza tra la temperatura della scatola e la temperatura dello spazio circostante, quindi l’energia viene persa a una velocità sempre più lenta.

Quindi, quanta luce continua a rimbalzare dentro? Come abbiamo già spiegato, avere un sensore all’interno sconfigge l’intero scopo. Tuttavia, possiamo usare un altro approccio. La luce è energia e pesando la scatola prima e dopo averla illuminata all’interno, puoi effettivamente dire quanta energia c’è (ricorda quell’intera [matematica] e = mc ^ 2 [/ matematica] che Einstein ha vomitato, quindi la massa pari all’energia della luce è [matematica] e / c ^ 2 [/ matematica]).

Per pesare la scatola, potremmo portarla sulla superficie di un pianeta, ma ciò rende tutto più complicato. Invece, prendiamo un peso e abbiamo quel peso e l’orbita della scatola l’uno attorno all’altro. Un sistema con solo due oggetti è piuttosto semplice. La somma delle due masse è proporzionale al cubo della distanza tra i due oggetti divisa per il quadrato del tempo impiegato per completare un’orbita l’una intorno all’altra. Dato che conosci già una delle masse, tu e puoi misurare la distanza e il tempo di orbita, puoi calcolare l’altra massa.

A parte questo, il fatto che tu abbia la scatola nel campo gravitazionale di un altro corpo (e di se stesso), in realtà rallenterà leggermente il tempo rispetto a un osservatore immobile a causa degli effetti della relatività generale, che a sua volta significa perdita di energia essere più lento di quanto sarebbe stato se non avessimo misurato il peso della scatola. Potremmo anche usare la flessione della luce da parte della massa della scatola, che è un altro effetto della relatività generale.

Oltre all’assorbimento della luce da parte dello specchio, esiste un altro modo per far uscire la luce. La capacità delle particelle di fuggire attraverso il tunneling quantistico è abbastanza nota e questo vale anche per i fotoni. Pertanto, anche se gli specchi fossero perfetti secondo la fisica classica, la scatola “perderà” i fotoni a causa degli effetti quantistici.

Quindi, sfortunatamente, la scatola diventerà sempre più fioca all’interno. Il lato positivo è che la discussione sul problema riesce a includere sia la relatività generale che la meccanica quantistica e, per un secchione di fisica, non c’è niente di meglio di così!

In realtà ciò accade con ogni scatola sigillata. Tutta la materia quando riscaldata emette quella che viene chiamata radiazione del corpo nero (o energia dello spettro elettromagnetico) in base alla temperatura della superficie dell’oggetto. A seconda della luce che stai cercando di avere (come infrarossi, visibili, ultravioletti o qualcosa di più o meno di lunghezza d’onda) devi solo riscaldare la scatola per ottenere un’onda di luce appropriata da emettere dalla superficie.

Ora aggiungi gli altri fattori di emissività (la capacità di una superficie di emettere luce), la riflettività (la capacità di una superficie di riflettere la luce) e l’assorbimento (la capacità di una superficie di assorbire la luce) e puoi progettare l’interno della scatola per far rimbalzare la luce all’interno, assorbirla nei muri o emetterla dalle pareti quanto vuoi.

Il problema è che nessun mirror può MAI essere efficiente al 100%. Quindi, mentre la luce rimbalza all’interno della scatola, viene assorbita. Per qualsiasi scatola di dimensioni “ragionevoli” – e con gli specchi della massima qualità che il denaro può comprare – la luce non si riduce a nulla in una frazione di millisecondo.

Quindi no, non puoi farlo.

La tecnologia Mirror è notevolmente migliorata con la nanotecnologia, ma penso che potresti essere alla ricerca del box Schrodingers. Quello in cui tiene il suo gatto. Gli specchi non sono così buoni e molto probabilmente non lo saranno mai.

Quindi dovrebbe esserci anche un vuoto completo nella scatola. Per quanto siamo bravi a produrre serbatoi a pressione e pompe, questa tecnologia non è disponibile neanche. Vorrei persino dire che il materiale di cui è composta la scatola depressurizzata interferirebbe con un vuoto perfetto. Il solo fatto di essere all’interno dell’universo può essere un’esposizione eccessiva per creare un vuoto perfetto perfetto.

Personalmente ritengo che non vi sia nulla come lo zero o l’infinito in alcun punto all’interno dell’universo come nessun esempio del mondo reale. Ecco perché questa scatola sembra essere un obiettivo irrealizzabile a un livello molto semplice.

Ora, avere una fonte di luce all’interno potrebbe consentire di mantenere illuminato l’interno della scatola fintanto che si aggiungono fotoni. La costruzione di una scatola potrebbe ridurre notevolmente il numero di fotoni che devono essere aggiunti. Una bella scatola ad alta tecnologia del genere può persino avere un valore reale nell’applicazione pratica.

Questa scatola perfetta, tuttavia, rimarrà ipotetica.

Posso pensare a molte utili applicazioni per una scatola imperfetta di questo tipo, ad esempio pareti riflettenti in una serra o semplicemente vernice più lucida per una migliore illuminazione negli spazi occupati. Vorrei anche suggerire che le superfici più imperfette hanno un’acustica migliore.

Quindi potremmo creare delle scatole molto efficienti e forse utili, ma perfette, in nessun modo.

Abbiamo una scatola immaginaria molto bella che ha funzionato come esercizio mentale. Mi sento già più illuminato.

Sinossi; la riflessione imperfetta, la mancanza imperfetta di atmosfera, l’apertura per iniettare i fotoni che interferiscono con la superficie totale riflettente e persino la geometria della “scatola” possono costituire un problema, ad esempio gli angoli.

Quindi ho trovato un modo per farlo che è attraverso l’immaginazione. Il problema con l’uso dell’immaginazione è che ora ho il risultato aggiuntivo e imprevisto che sta avendo una palla da discoteca per una testa. Grazie mille Sabrina.

Se potessi trovare uno specchio che non solo riflette ma può anche formare una risonanza con la sorgente luminosa e la scatola sigillata ha un vuoto del 100%, allora sì, le onde di luce (che sono pura energia e quindi non invecchiano mai) potrebbero essere intrappolate per un periodo di tempo prolungato.

Tuttavia, Jaws of Entropy consumerà tutto ciò che incontra. E il meccanismo di questo insidioso mostro dell’invecchiamento, dovuto alla progressione del tempo, assicurerà che il caos, la disorganizzazione, il decadimento e la morte alla fine avranno il pedaggio su tutto e tutti nell’universo, incluso il fotone immortale.

Nessun riflettore è riflettente al 100%. Anche il 99% riflettente è uno specchio dalle prestazioni molto elevate. Quindi un po ‘verrebbe assorbito ad ogni rimbalzo dalle pareti. poiché la luce è molto veloce, non ci vorrebbe molto tempo prima che praticamente tutta l’energia della luce venga assorbita all’1% in un rimbalzo.

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