¿Qué sucederá si se enciende una bombilla eléctrica dentro de una habitación llena de espejos perfectos? ¿La habitación se convierte en un dispositivo de almacenamiento de energía luminosa, cada vez más brillante a medida que pasa el tiempo? ¿Se mantendrá brillante indefinidamente incluso cuando la luz esté apagada?

Las otras respuestas son geniales, pero quería volver a este punto sobre los espejos perfectamente reflectantes. Aparentemente, un grupo de investigadores en el MIT liderado por Marin Soljačić se han topado con un material [1] que es perfectamente reflexivo en circunstancias muy específicas. El material es un cristal fotónico hecho de silicio que tiene una matriz cuadrada de agujeros cilíndricos grabados en él. Debido a la periodicidad precisa de la estructura, pudieron crear lo que se llama un “valor propio incrustado”, lo que creo significa que la amplitud del campo EM llega a cero en los límites y, por lo tanto, no puede acoplarse con ninguna radiación que se escape.
El patrón rojo y azul a la derecha, etiquetado como Cp, es la amplitud del campo electromagnético polarizado p, y llega a cero en los bordes. (Chia Wei Hsu et al. Doi: 10.1038 / nature12289) [2]

Este efecto es muy sensible a la longitud de onda de la luz incidente y al ángulo de incidencia. Eso dependerá del diámetro y la separación de los agujeros grabados, por lo que presumiblemente podría crear tales trampas para diferentes longitudes de onda si variara la estructura de la oblea. Observaron una desaparición de la resonancia (y un factor Q que va al infinito) con una incidencia de 35 grados y una longitud de onda de 740 nm. Utilizaron un tipo especial de láser cuya longitud de onda es ajustable (¡qué increíble es eso!) Para poder trazar todo el rango de ángulos y longitudes de onda.

Todavía se podría argumentar que, si bien este material es un espejo teóricamente perfecto (y realizaron simulaciones por computadora para demostrarlo), el proceso de fabricación siempre es imperfecto y la medición de los factores Q es inherentemente limitada. Pero supongamos que podría crear una gran variedad de este material y usarlo para alinear una “habitación” (que probablemente sería más como un cable óptico muy grande, ¡pero no especificó qué forma tenía que ser la habitación!) para que la luz viaje hacia abajo, siempre golpeando en ángulos de 35 grados. Esto es muy improbable, y tendría un problema fundamental con la presencia del láser dentro de la habitación, pero de todos modos es un experimento mental interesante.

[1] MIT crea el primer espejo perfecto | ExtremeTech (artículo popular)
[2] Página en harvard.edu (documento de Nature)

Tipo.

Primera ley de la energía y la física.
La energía no se puede crear ni se puede erradicar.

Cuando enciendes una bombilla. Lo que haces es transferir la energía eléctrica a la luz.

1. Si su sistema es ideal (sin pérdida de energía en el espejo), la habitación será más y más brillante. Porque la electricidad cambia a luz que quedará atrapada en esta sala de espejos. En el mundo real Esta habitación también estará cada vez más caliente porque la energía de la luz se transforma en calor. Asumo que descuidamos esto en nuestro experimento de pensamientos.
2. Sí, si apaga la lámpara y luego teletransporta repentinamente las bombillas fuera de la habitación. Asegurarse de que la habitación sigue siendo 100% reflexiva y efectiva (sin pérdida de energía de ninguna manera). La energía que da como electricidad se transformará en luz y quedará atrapada dentro de la habitación. Sin embargo, la energía seguirá siendo la cantidad X, la cantidad de energía que das. La sala no actuará como “potenciador” para mejorar su energía. Ningún dispositivo en la tierra puede “aumentar o mejorar” su energía. La única vez que veo que alguien puede aumentar una energía es cuando Goku puede transformar su comida en super kamehameha y hacer que se transforme en Super Saiyan (esta habilidad está más allá de Nuclear).
   Goku cargando su combustible
   que luego lo hace capaz de hacer esto. La eficiencia del estómago Saiyan para convertir las comidas en energía es mejor que el Fusion Reactor
3. supongamos que puedes teletransportar una célula solar dentro de la habitación. Recuerde que la habitación seguirá teniendo energía X (100% de eficiencia y reflectividad, no produce pérdida de energía). Y ahora suponga que las células solares tienen un 100% de eficiencia (pueden transformar toda la luz en energía). Esta célula solar absorberá X cantidad de energía y la transformará nuevamente en electricidad. Entonces comienzas con la energía X que le das a la electricidad, la bombilla la transforma en X cantidad de energía de luz (fotón), la habitación de los espejos mantiene la cantidad de energía X atrapada dentro de la habitación como luz. Y finalmente lo recuperas como electricidad a través de una célula solar 100% eficiente.

X cantidad de energía, no más.

Notas adicionales:

1. Ojos y cámara, funciona con la captura / recepción de luz, por lo que nunca verá esta habitación súper brillante. Nunca.
2. Aparte de SAIYANS. Se demostró que NAMECS y DAI-KAIOOSHIN pueden aumentar la energía de alguien. Entonces, incluso si es difícil encontrar algún Saiyajin vivo, puedes intentar encontrar cualquier raza Namecs o Kaiooshin.

Elder Namek puede mejorar tu energía

El antiguo ritual de Kaioshin también puede aumentar / mejorar tu energía

Espero que disfrutes mi respuesta!

Nota :
Esta respuesta está inspirada en los hermosos escritos de Andy Lee Chaisiri sobre manga y anime.

Notas muy, muy poco relacionadas:
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Salud.

¡Buena pregunta! Es similar a cualquier otro experimento de pensamiento de “movimiento perpetuo”. Podemos suponer 100% de espejos reflectantes de fotones, vacío, fotones que actúan como bolas elásticas, etc. Sin embargo, la bombilla misma absorbería la luz y las tres respuestas serían:
1. No, la bombilla se quemaría
2. No, la bombilla absorbería la luz
3. No, no hay luz de la respuesta (1) o de (2)

Pero podemos hacer una hipótesis más para superar la bombilla. Supongamos que la fuente de luz está detrás de un espejo perfecto y un vidrio unidireccional perfecto. De esta manera, la luz entra por un lado y se refleja perfectamente en todos los demás espejos y por el lado entra. Vamos a nombrar el espacio dentro de la habitación A y el espacio fuera de B.
Incluso con este perfecto equilibrio unidireccional de la luz del espejo de cristal se alcanza muy rápidamente. La luz pasará de B a A hasta que la intensidad de la luz que golpea la pared desde el lado A sea igual a la luz que golpea desde el exterior. Si el espacio A fuera un recipiente a presión, podría instalar una válvula unidireccional, solo permitiendo que el gas ingrese al recipiente, pero no podría esperar que la presión continúe aumentando con una presión baja desde el exterior. Lo mejor que se puede obtener es igual. Con estas modificaciones las respuestas son:
1. La sala ganará energía y se iluminará al máximo definido por la igualdad en la pared de entrada de luz.
2. Sí, movimiento perpetuo de luz dentro del espacio A
3. Si cortara la fuente de luz y pusiera un panel solar, teóricamente obtendría la energía luminosa almacenada como electricidad

Uno podría imaginar lo mismo si en lugar de la habitación, el espejo y la luz tuviéramos un ambiente sin fricción y comenzáramos a girar una rueda. Podemos hacer que gire, pero no más rápido de lo que podemos hacerlo, rotará para siempre con cero fricción y, cuando se detenga, podremos ganar algo de energía.

Cualquier otra suposición violaría las leyes de la termodinámica. por ejemplo, si la intensidad de la luz dentro de A fuera mayor que la intensidad de la luz del espacio exterior B y tuviéramos un panel solar con 100% de eficiencia, entonces un dispositivo que genera energía de la nada sería posible. ¡Uno alimentaría 60W en la fuente y obtendría 100W del panel solar!

1: Muy bien: como otros mencionaron, probablemente deberíamos suponer que hay una aspiradora en la habitación, porque el aire absorbe una pequeña cantidad de luz.

Ahora, para que esto funcione, nuestros espejos realmente tienen que ser reflectores PERFECTOS. La velocidad de la luz es de 3 × 10 ^ 8 m / s, por lo que en una habitación que es un cubo de 3 metros (sobre lo que esperaría de una habitación pequeña), un rayo de luz hipotético “rebotaría” en las paredes cientos de millones de veces por segundo. Incluso un espejo que fuera 99.999% eficiente absorbería toda la luz muy rápidamente.

De todos modos … la bombilla seguirá poniendo más y más luz en la habitación, por lo que realmente actuará como un dispositivo de almacenamiento de luz. El problema es que cada vez que los fotones golpean la bombilla (y cualquier aparato de alimentación si no queremos pasar los cables a través de las paredes), algunos de ellos serán absorbidos y convertidos en calor. Ahora, si nuestra bombilla y su fuente de alimentación son 100% autónomas, este calor no se perderá en el exterior: en cambio, la luz se calentará más y más y, con el tiempo, comenzará a emitir mucha luz por radiación.

Mientras no se escape energía, la habitación se volverá más brillante y más caliente indefinidamente en teoría. En la práctica, la bombilla o sus baterías eventualmente se derretirían, apagando la luz, y el sistema alcanzaría un equilibrio donde los restos de la bombilla están a una temperatura tal que irradian tanta luz como absorben. Sin embargo, tenga en cuenta que dependiendo del color de la luz original y de cuánto tiempo haya sobrevivido la bombilla, esto puede hacer que la luz de la habitación se vuelva más roja o incluso termine como radiación infrarroja, ya que los fotones originales son reemplazados por radiación térmica de los restos de la bombilla.

Para contrarrestar esto, reemplacemos nuestra bombilla con un pedazo radiante de material radiactivo, como Plutionium 238. Eso seguirá emitiendo luz durante décadas debido a la descomposición radiactiva … pero aún se derretirá, y luego se vaporizará, llenando la habitación con radiactivo gas … y luego, a medida que se calienta, la presión aumentará. Incluso si los espejos son perfectamente resistentes al calor, no son indestructibles, por lo que eventualmente la habitación explotará violentamente en una nube de gas radiactivo. Espero que establezcamos esto en el espacio.

2: Como se mencionó, sí, se mantendrá brillante indefinidamente después de que la luz se apague (o se derrita).

3: en teoría, sí. En la práctica, las células solares tienen una eficiencia asombrosa, especialmente a las altas temperaturas que alcanzarán si almacenan una gran cantidad de energía en la habitación por completo como fotones que rebotan. Dada la ridícula cantidad de calor que habrá generado, podría ser más fácil sacar la electricidad del sistema utilizando la luz sobrante para hervir agua y conducir una turbina de vapor.

Los espejos reales son imperfectos; entonces absorben rápidamente la luz después de algunos rebotes.

Aún así, es divertido pensar en lo que sucedería si de alguna manera lograras crear espejos perfectos … La habitación comenzaría a llenarse de radiación electromagnética. Esto se comportará como un gas relativista, cuya presión es proporcional a su densidad de energía. (El universo primitivo, durante lo que se llama la “era dominada por la radiación”, era así.) A medida que la habitación se vuelve más brillante, la bombilla se calentará (eliminando el calor con menos eficacia) y la presión en las paredes aumentará. Eventualmente, la bombilla se quema o las paredes ceden. Si la bombilla se quema primero, habría atrapado la radiación en esa habitación. (Esencialmente, la habitación con sus paredes de espejo perfectas se convertiría en un recipiente presurizado de gas fotónico relativista). Pero si la habitación también contiene un objeto, especialmente algo como una célula solar que proporciona un medio para que la energía escape de la habitación en forma de una corriente eléctrica, absorbería esa radiación con bastante rapidez. De hecho, si la célula solar hubiera estado allí desde el principio, habría absorbido gran parte de la luz todo el tiempo, por lo que ninguno de los escenarios anteriores se habría cumplido.

El aspecto más interesante de esta pregunta es que muchos de nosotros debemos haberlo pensado en algún momento del pasado. Esto es intrigante. Entonces, veamos qué puede pasar.
Has tomado en consideración que la habitación está completamente cubierta (100%) pero en serio eso no hace que la energía no salga del sistema.
Entonces, supongamos simplemente que el sistema es adiabático, es decir, podemos alterar las propiedades internas del sistema sin ninguna interacción de calor con el exterior. Pero en una situación real no podemos tener un sistema adiabático completo.
Bien, si hablamos de luz ahora, debemos considerar que la propiedad de los espejos es completamente reflectante, lo cual es nuevamente hipotético. Ahora, esto era importante, ya que todos sabemos que en el espectro de onda EM tienen un rango de frecuencia llamado frecuencia infrarroja que hace que las cosas se calienten. Entonces, si la luz se filtra (propiedad de transmisión), entonces el sistema no es más adiabático.
Así que ahora estamos listos para saber qué puede pasar dentro de la gran caja de espejo.
¡Pero espera! En este momento acabo de cerrar completamente el sistema, ¿cómo diablos puedo saber lo que está pasando adentro? Debe haber alguna forma de intercambio de energía para conocer la propiedad del sistema interno. Esto nos deja en diferentes ramas de pensamientos y consideración. Veamos cuáles pueden ser esas consideraciones o casos:

1. Decimos que no podemos saber lo que está sucediendo dentro, pero podemos adivinar. Que será básicamente el resultado ideal del caso. Entonces, la fuente de luz ilumina y libera ondas de luz a una intensidad particular en todas las direcciones a una velocidad particular. Si la fuente de luz es una bombilla de tungsteno, se introducirá calor en el ambiente debido al suministro de corriente o voltaje al filamento de tungsteno. El calor dependerá de la resistencia del filamento y la duración del suministro de corriente o voltaje. El calor llegará a la superficie reflectante debido a la convección y la radiación (sí, radiación debido a las ondas infrarrojas) y cambiará sus propiedades. Hasta que esto suceda, otros fotones seguirán chocando con la superficie reflectante y, como la superficie es ideal, no serán absorbidos, por lo que seguirán reflejándose. Ahora viene la parte interesante. Como no hay forma de que escape la energía de la luz, la energía aumentará y su intensidad aumentará. La energía siempre tiende a funcionar, ya sea de cualquier tipo y cualquier sistema siempre quiere estar en forma estable. Aquí, la energía térmica que se generará paralelamente aumentará la temperatura del sistema interno, lo que conducirá al cambio en los micro estados de la superficie reflectante, los gases atrapados en el interior (si los hay) y el filamento a medida que la energía térmica es absorbida por ellos. El sistema colapsará para aumentar su entropía y disminuir la temperatura. Hasta que el sistema colapse, la energía específica del sistema sigue aumentando y cuando esto suceda, veremos una bola de luz brillante colapsando. Descargo de responsabilidad: no puede mantener una cámara dentro del sistema, ya que absorberá la luz para grabar las instancias ni puede mantener el sensor de calor, esto viola el procedimiento.
2. Ahora, ¿qué pasa si el sistema no es exactamente ideal sino cercano a él? Bueno, en ese caso, creo que el sistema ideal comenzará a humedecerse a una velocidad fija o variable, este tiempo crítico (acuñado solo para que parezca grave) que el sistema tarda en colapsar aumentará. Pero como la tasa de aumento de energía en el interior será mayor que la tasa de intercambio de energía con el entorno, colapsará.
3. Si el sistema es estable. Esa es la tasa a la que se produce energía es <= tasa de intercambio de energía con el entorno, ¡entonces será un buen día!

Bien, consideremos el caso ideal y ahora, después del tiempo T O sí, puede preguntar, si hay una reflexión completa, ¿cómo calientan los rayos infrarrojos el interior? Bueno, supongo que la reflexión es propiedad de la sustancia basada en la longitud de onda de la onda de luz, bueno, básicamente, la energía de la onda EM. Entonces, sí, las ondas de luz de frecuencia más alta y más baja (espectro visible wrt) pueden hacer lo que quieran, simplemente no puedo detenerlas, no escuchan.

¡Gracias! ¡Espero que hayas entendido!
¡Suspiro! Buena pregunta por cierto.

Debido a las lagunas que las otras respuestas arrojaron a la pregunta original, modifiquemos la suposición de incluir la bombilla alimentada por un cable con aislamiento hecho de material 100% reflectante y el cable fue soldado a la bombilla y a toda la base de la luz la bombilla se completa con un aislamiento 100% reflectante y el cable penetra a través del techo hacia afuera. También suponga que el elemento de la bombilla está hecho de material 100% reflectante cuando está apagado.

Suponga que la bombilla es una bombilla de 60 vatios. Produciría luz y calor en la habitación.

1) La luz y el calor ciertamente se intensificarían y acumularían hasta que apague el interruptor.

2) Suponiendo que todo se teletransportó (como sugirió Geoffrey Widdison) de una vez, entonces la habitación permanecería caliente (tenga en cuenta que la potencia de un termopar de agua es de alrededor de 1kW) y la luz seguirá rebotando.

3) Si tuviera una bombilla alimentada por una celda solar 100% eficiente con su carcasa nuevamente hecha de material 100% reflectante, la habitación se atenuaría muy rápido ya que la bombilla produce mucho más calor que la proporción de luz. Entonces, en efecto, la habitación tendría toda la luz convertida en calor muy rápido (de la luz a la electricidad al calor + luz …) De hecho, creo que la bombilla ni siquiera estaría lo suficientemente caliente como para brillar.

Como usted dice que es 100% de reflexión, la energía no puede abandonar el sistema.
Se está introduciendo energía eléctrica en la bombilla y se está creando luz.

Dado que el filamento del bulbo está a la misma temperatura que la radiación que se refleja, no perderá energía, por lo que se calienta más y más.

Suponiendo una bombilla ideal (que nunca se derrite) y un espejo ideal (100% reflectante para todo tipo de radiación); no hay límite para la temperatura que alcanzará la bombilla. Eventualmente se calentará lo suficiente como para emitir rayos UV, rayos X y luego rayos gamma.

Si lo apaga, la energía seguirá atrapada en el interior: la bombilla continúa a la última temperatura alta que había alcanzado.

Cualquier panel solar en el interior también alcanzará la misma temperatura. A medida que extrae energía del panel, el sistema se enfriará.

En resumen, sí, esto funcionará como un condensador.

1. Sí, muy rápidamente crecería más y más en un grado insano. De hecho, la bombilla (presumiblemente alimentada por batería) se calentaría muy rápidamente debido a la gran cantidad de luz que la golpeaba. La bombilla se sobrecalentaría, luego se derretiría y dejaría de emitir luz. Sin embargo, si todo el asunto brillara al rojo vivo, continuaría recibiendo y emitiendo luz dentro de esta habitación increíblemente brillante.

En la vida real, los espejos son solo 90-95% eficientes. La habitación aún se iluminaría bastante, pero rápidamente alcanzaría un equilibrio entre la luz producida por la bombilla y la luz que se pierde en los espejos.

2. Una bombilla apagada absorbería la luz. Como la luz rebota muy rápido, absorbería rápidamente la mayor parte de la luz y la habitación quedaría oscura. Ahora, si pudieras teletransportar instantáneamente la bombilla, y los espejos fueran ideales, la habitación se mantendría brillante indefinidamente. El problema es que nadie lo vería nunca, porque cualquier globo ocular o lente dentro de la habitación absorbería la luz.

3. Como se indicó anteriormente, la bombilla absorbe la luz. También lo haría la célula solar. De hecho, la mayoría de las células solares no son más del 10% eficientes. En principio, eso mantendría la bombilla encendida por un corto tiempo. En la práctica, sería muy poco tiempo.

OK, los supuestos son:

1. Un recinto perfectamente reflectante; podemos hacerlo una esfera, por simplicidad. También debemos tener en cuenta que la fuente de luz en sí no puede reabsorber nada de la luz que emite.
2. También debemos agregar que este recinto está lleno de un vacío perfecto: el aire, o cualquier otro gas, nunca es perfectamente transparente, por lo que cualquier cosa dentro del recinto en forma de atmósfera absorbería al menos un poco de la luz, y eventualmente se calienta y deja salir la energía de esa manera.

Con estas disposiciones, entonces:

1. Seguro; cualquier entrada de luz en el recinto o la habitación se quedará allí, rebotando para siempre. Puede pensar en esto como “cada vez más brillante”, pero una forma más técnicamente correcta sería decir que el flujo de luz aumenta (y se mantiene así) con cada fotón emitido. Es un dispositivo de almacenamiento de energía, con la energía almacenada en forma de ondas EM. Tenga en cuenta que si deja la fuente de luz encendida el tiempo suficiente, estaría acumulando una densidad de energía bastante seria. Mejor espero que la cosa esté hecha de Solid Unobtainium (TM) o algún otro material irrazonablemente fuerte.
2. Claro, las ondas EM, la luz, en este caso, pero funciona a cualquier frecuencia, permanecerán allí, de nuevo, “rebotando para siempre”.
3. Poner una célula solar u otro fotorreceptor en el interior estropea el efecto, ya que cualquier cosa es obviamente un camino hacia la energía; incluso si no está conectado a nada, un fotorreceptor NO PUEDE ser perfectamente transparente (un problema para el Hombre Invisible es que es ciego) o perfectamente reflectante, por lo que se CALENTARÁ ya que absorbe la luz y hay un problema. Pero sí, hipotéticamente habría una salida de la célula solar por el tiempo que llevara desangrar la energía almacenada en esta cosa, después de apagar la luz.

Aquí hay una pregunta relacionada. Supongamos que tenemos esta esfera perfectamente reflectante en el espacio, y en este caso tiene una atmósfera interior, porque también tiene una persona flotando dentro, en el centro exacto, y esa persona tiene una linterna. Inicialmente, el interior de la esfera está completamente oscuro, luego se enciende la linterna. ¿Qué ve el ocupante?

Permítanme suponer que la habitación está en el vacío, por lo que no hay moléculas de aire para interactuar con la luz. Suponiendo también que el vidrio de la bombilla no absorbe ninguna luz.

1) Sí, llenarías la sala con fotones / ondas de luz. Cuando hay tantas interacciones fotón-fotón, incluso eventos raros se vuelven plausibles. Lo que significa que debe esperar que se produzca la producción de pares, muchos importan, se generarían pares de antimateria. [Física de dos fotones] ¿Quizás un par de átomos de hidrógeno? Estas partículas comenzarían a absorber fotones a su alrededor. Probablemente todos se aniquilarían entre sí nuevamente y lo devolverían, pero creo que habría una cantidad inusualmente grande de materia en cualquier momento.
(Por favor, corríjame si estoy equivocado)

Especulación: si los eventos raros son realmente plausibles, ¿podemos esperar que también aparezca algo más pesado? Además, por pura suerte , ¿podría ser posible que uno de los materiales o antimateria obtuviera mayor energía y se desintegrara en quarks, mientras que el otro sobreviviera en un grupo de protones y neutrones?

2) Si la situación anterior es correcta, entonces, si se deja por un período de tiempo indefinidamente largo, el número de fotones alcanzaría un valor de equilibrio, y de manera similar con la materia.

3) Nada lujoso, la energía se absorberá muy rápidamente.

Algo para reflexionar: ¿quedará algo al final?

Suponiendo que el emisor es neutral (ni absorbente ni conductor) en este experimento mental, si es correcto suponer que la habitación es un vacío perfecto sin aire ni ninguna otra partícula con la que los fotones colisionarán, entonces el espacio dentro de la habitación ganó ‘ t calentar

Si es correcto suponer que las paredes de la habitación reflejan el 100% de toda la radiación, no solo la luz visible, entonces las paredes no se calentarán ni conducirán ningún calor fuera de la habitación.

Si es correcto suponer que usted, el espectador, también es neutral (lo que no es … sus ojos absorben fotones) y que su emisor es omnidireccional como una bombilla, sin importar cuál sea el punto de vista relativo, verá la luz desde el emisor directamente y luego cualquier rebote que sea geométricamente posible (alineándose exactamente con su línea de visión porque las paredes no tienen capacidad de dispersión de luz y el número de emisores que ve simultáneamente (y, por lo tanto, la cantidad de energía transmitida al punto de vista) es puramente una cuestión de vectores.

Una forma diferente de hacer esta pregunta es, “¿qué pasaría si comenzaras a llenar un vaso perfectamente vacío, perfectamente impenetrable, perfectamente no conductor y perfectamente reflectante internamente con fotones y solo tuvieran que colisionar?
No creo que el “brillo” sea su estándar de medición para el fenómeno porque no hay nada en la habitación que pueda dispersar la energía de tal manera que nuestros ojos perciban la energía como “brillo”. Creo que en algún momento que pronto se alcanzará, nuestro recipiente teórico estaría completamente lleno de fotones perfectamente compactados que están inmovilizados e incapaces de liberar energía perceptible. Quizás Viktor podría responder eso sin embargo.
Gran cerebro teaser

Esta configuración se usa ampliamente en hornos RTP (Procesamiento térmico rápido) en la industria de fabricación de semiconductores para calentar muy rápidamente obleas de silicio (una configuración típica es como 20 lámparas halógenas de 2 kW en un horno con paredes interiores recubiertas de oro, tamaño similar a 40 cm * 40 cm * 20 cm; en unos pocos segundos, una oblea de silicio se calienta a una temperatura de, por ejemplo, 1100 grados Celsius). Obtuve mi doctorado estudiando esta técnica, hace mucho tiempo …

Como la energía de los fotones no afecta la respuesta, esto es en realidad una reformulación de la pregunta “si bombeo energía a un sistema perfectamente aislado, qué sucederá”. La respuesta es que se pondrá cada vez más caliente.

En realidad, “perfectamente aislado” es una condición imposible de lograr ya que:
La mayoría de los espejos son imperfectos y los perfectos tienen rangos operativos muy limitados en los que son perfectos.
No existe un mecanismo de carga de energía que sea perfectamente unidireccional, es decir, de cualquier manera que caliente, proporcionará alguna forma para que el calor escape.
Todas las aspiradoras son imperfectas.
Todos los materiales fallan cuando se calientan lo suficiente (es probable que destruyan los sistemas de vacío mucho tiempo antes).
Un sistema perfectamente aislado es, por definición, completamente no observable (y estrictamente no en ningún estado en particular hasta que se observe, pero ese es otro problema).

Dependiendo de la cantidad de trabajo que realice para aislar su aparato y hacer que sea resistente a la temperatura, el resultado práctico normalmente será que el sistema se calienta a una temperatura en particular en ese momento se rompe o entra en un estado estable ya que la pérdida de calor es igual a la tasa de entrada de energía.

Dudo sobre el tercer escenario, pero propongo la siguiente solución para los dos primeros casos.

Asumiendo que esta habitación es una entidad cerrada que no tiene bordes (básicamente una esfera) con la fuente de luz en el centro y literalmente no hay rastro de polvo dentro …

Además, la fuente es monocromática …

Todos sabemos que la interferencia requiere que las fuentes emitan ondas en la misma dirección … pero en este caso … después de la reflexión … la fuente original y las ondas reflejadas se mueven en direcciones opuestas …

así que se descartó la interferencia …

Ahora mantengamos a nuestro observador en la mitad derecha de nuestra esfera … si la fuente está encendida … al observador hipotéticamente presente en el interior presenciará dos ondas viajando en direcciones opuestas …

Si la distancia entre la fuente y el espejo es tal que se cumplen todas las condiciones para formar una onda estacionaria … entonces el observador experimentará cuatro veces la intensidad ya que la amplitud de una onda estacionaria es el doble de la onda participante …

De esta forma, el observador experimentará 4 veces la intensidad y le pondremos una marca de tiempo como t = 0 ..

Además … como no está ocurriendo realmente la absorción, las ondas estacionarias se sumarán cada vez que se refleje un rayo … por lo que el observador en el tiempo siguiente presenciará un incremento de la intensidad del 100% en cada siguiente reflejo …

En resumen … podemos decir que la intensidad aumentará continuamente …

Ahora, en el momento en que se apaga la luz, la intensidad deja de aumentar y se vuelve constante para cualquier momento en el futuro …

Esta expansión mía son las ondas estacionarias de wrt y sus condiciones esenciales para existir … si esas condiciones no se cumplen … podemos recibir resultados similares, pero en cualquier momento la intensidad no debe exceder a las de su contraparte de ondas estacionarias …

Los experimentos de pensamiento de Einstein fueron diseñados para responder preguntas significativas sobre lo que realmente está sucediendo. Comenzaste descartando la respuesta.

Sabemos lo que sucedería.
1 – NO
2 – NO
3 – NO

Nos guste o no, simplemente no hay espejo que pueda reflejar el 100% de la luz visible y nunca lo habrá, porque cualquier superficie de espejo, a escala atómica, no es plana ni estática. La luz (fotones) puede verse afectada en todas las escalas, ya que los fotones pueden ser de cualquier “tamaño” (y pueden ser ondas y partículas para aumentar el problema).
Inevitablemente, la reflectividad empeora aún más con diferentes ángulos y longitudes de onda.
Además, atrapar la luz con espejos implica convertir los espejos en emisores de luz por la propiedad de la reflexión. Si eso fuera posible, los espejos dejarían de ser espejos, en cuyo caso estamos hablando de magia. De lo contrario, cualquier característica de la superficie más oscura que la luz, una esquina de la habitación, la bombilla apagada, un sensor que nos dice si todavía hay luz o su celda solar, todo actuaría como absorbente de luz, matando rápidamente la luz. Ni siquiera notarías que se extinguió con un retraso.

Así que ya ves, es solo una imposibilidad sobre otra. Habrás creado un nuevo Universo si logras atrapar la luz por reflejo, porque en este ni siquiera el vacío es perfecto.

Entiendo que reflexionar sobre lo que sucedería si no se aplicaran las leyes de la física puede ser un buen pasatiempo en un viaje largo y aburrido, pero aún no tiene sentido y no tiene nada en común con los experimentos de pensamiento de Einstein. También podrías preguntarte “¿Qué pasaría si te tragaras una habitación llena de bombillas? No digas que no cabe en mi boca”. El hecho es que no se puede hacer y la razón principal es la que no desea aceptar. Es una fantasía que se puede explorar, pero no es un experimento de pensamiento válido. He leído las respuestas aquí y me sorprende la cantidad de personas que se enamoraron de esto. Aparte de muy pocas excepciones, todos respondieron sus propias preguntas basadas en suposiciones sobre la suya.

Buena pregunta. La habitación no será más y más brillante, tal vez la lámpara. Como todo está cubierto con espejos perfectos (100% de reflectividad), no habrá paredes opacas para mostrar la luz radiada, por lo tanto, solo habrá una lámpara como un punto de luz, nada más. La habitación misma se comportará como si no hubiera paredes, como en el espacio vacío del universo. Un espejo perfecto reflejará todas las radiaciones, y ocasionalmente toda la radiación reflejada golpeará la lámpara, que absorberá la energía térmica y fusionará la lámpara. Si cubre una lámpara de filamento normal con papel de aluminio, se calentará mucho más que sin el aluminio, mantendrá muchas térmicas confinadas y, finalmente, la lámpara se quemará.

Hagamos algunas suposiciones:
1. La bombilla emite luz pura (sin energía térmica)
2. Hay vacío absoluto o aire libre de polvo al 100%
3. La habitación está sellada y el 100% de la superficie interna está recubierta con un 100% de recubrimiento reflectante.

La intensidad comenzará a aumentar y, dado que la luz es la onda, las interferencias comenzarán a suceder amplificando o cancelando y finalmente alcanzará un estado estable en el que la energía entrante se equilibrará mediante la cancelación debido a la interferencia. Esto supone que la bombilla tampoco absorbe energía.

Otro escenario en el que cierto calor o espectro IR también está presente, en este caso algo tiene que explotar.

La habitación se iluminaría muy rápidamente. La temperatura también aumentaría gradualmente, ya que la energía de calor radiativo no podría escapar.

La habitación se volvería extremadamente brillante pero alcanzaría un equilibrio cuando la cantidad de energía luminosa liberada por la bombilla sea igual a la energía luminosa absorbida por la bombilla misma.

En cuanto a la energía térmica en la habitación, esto también alcanzaría un equilibrio cuando el calor se transfiere por conducción a través de los espejos.

Entonces no, no es un ciclo infinito de brillo cada vez mayor.