Si la materia en el Universo se formó a partir de la energía del Big Bang, y la materia tiene peso, ¿significa esto que la energía tiene peso?
Además, a medida que el Universo se expande con el tiempo, ¿su peso general sigue siendo el mismo?
Respuestas
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¿Qué sería de la energía de tener "peso"?
La relatividad nos enseña que $E = \sqrt{(m_0 c^2)^2 + (p c)^2}$ donde $m_0$ es el resto de la masa, $c$ es la velocidad de la luz y de la $p$ es el impulso. Esta es la masa-energía equivalente a la que usted se refiere, y que permite que las partículas sin resto de masa (por ejemplo, los fotones) para convertir en partículas con el resto de masa (por ejemplo, electrones) por "invertir" energía extra en "generar" un resto de masa.
Podemos considerar la posibilidad de tener "peso" como tener interacción con un campo gravitatorio. A continuación, podemos reformular su pregunta de una manera más bien definida: las partículas sin masa de reposo interactuar con campos gravitacionales? La respuesta es sí, y esto puede verse por ejemplo en lentes gravitacionales, donde el camino de la luz se dobla por la gravedad de un objeto masivo (por ejemplo, una estrella). Más dramático ejemplo es el de un agujero negro, que es tan masivo que la luz no puede escapar de su gravedad.
Tenga cuidado, sin embargo. Lo que nosotros en nuestra vida diaria llamar a peso se refiere al resto de la masa, la cual es constante. Así que en ese sentido no. Por ejemplo, el resto de la masa de una pelota de fútbol no cambia si usted invierte energía en ello por patear.
Para tu segunda pregunta: La energía total del universo es constante, incluso debajo de la inflación (al mejor de nuestro conocimiento actual). El "peso" del universo no es un concepto definido, ya que no hay fuera de campo gravitacional para interactuar con.
GiorgioP
Puntos
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Cuando se discute acerca de la energía en la Física, una de las cosas más importantes a tener en claro es que no es la energía de un sistema físico en sí mismo. La energía es una propiedad de un sistema físico. No hay una "masa pura", así como no hay una "energía pura". En su lugar, hay sistemas físicos que han de energía, tienen masa.
La primera consecuencia de tal declaración preliminar es que, en un sentido estricto, no hay "materia formada a partir de la energía". Hay sistemas físicos que tienen masa y otras que no tienen masa. Ambos tienen energía. Por otra parte, en el caso de un sistema con masa, aumentando la energía del sistema, en el marco de la cual el sistema está en reposo, se produce un aumento de masa. Ese es el contenido de la célebre relación $E=mc^2$. Así, siempre que lo que llamamos "peso" es en realidad la masa, llegamos a la afirmación correcta: el hecho de que la materia tiene masa implica que ha de energía. Sin embargo, la masa y la energía conservan las propiedades de la física del sistema y no tiene ningún significado como independiente de entidades, sin que el sistema físico.
