Zakaj je hitrost svetlobe konstantna?

Torej, če je foton (delec) nosilec svetlobe... predvidevam, da ima neko maso. In ko fotoni uidejo Sončevemu gravitacijskemu polju so nabiti z veliko mero kinetične energije v obliki pospeška. Do sem OK. Ni mi pa jasno, zakaj zmorejo fotoni prepotovati enormne razdalje (celo vesolje) s konstantno hitrostjo, torej zakaj njihova kinetična energija (call it pospešek ali pa hitrost - prvo je samo odvod drugega po času; torej fotoni pospeška nimajo, ker je njihova dV/dt=0??) sčasoma ne jenja oziroma upade. Ker prepotujejo enormne razdalje in pri tem, zgleda, ne izgubijo nič energije...?? Kako je to možno? In še, kaj je nosilec sile gravitacije? Obstajajo "gravitoni"?

V vakumu, ne v "vesolju". Hitrost je končna zato, ker hitrost njene propagacije povzemajo maxwellove enačbe, od koder številka izhaja. Rippya pa bi dopolnil samo še s tem, da svetloba vedno potuje v ravni črti. Gravitacija (obstoj objekta z maso) je tista, ki deformira prostor-čas medij skozi katerega potuje, ukrivljenost tega medija pa mi zaznamo kot ukrivljeno pot svetlobe.

Fotoni Soncu tudi ne "uidejo" v klasičnem pomenu besede. Fotoni, ki pridejo do Zemlje so samo rezultat SEVANJA na površini skoraj popolnega ČRNEGA TELESA. Foton ni delec z maso per se, temveč samo podatek o kvantu EM energije, ki se je pri nečem sprostil.

Fotoni, ki sploh nimajo mase in sploh ne obstajajo kot "delec", so samo računski pripomoček, ki pove kako se energija prenese iz lokacije A do lokacije B, ne pa "predmet", ki "potuje". Foton je tako prenašalec energije (force carrier) in s tem pripadnik druge skupine "delcev", kot so pa tipični delci v standardnem modelu (npr. elektroni in kvarki). Ah, lepota kvantne fizike, kjer se uporabljajo vsakodnevni izrazi, ker drugih preprosto nimamo na voljo.

Najbolje bo, da si na Wikipediji pogledaš stran o force carriers, kjer je poljudno razloženo kakšni konstrukti so ti virtualni delci med katere spada tudi foton, kot nosilec kvanta EM energije.

Za gravitacijo se tudi predvideva (morda bi bila boljša beseda, da se "upa"), da obstaja "graviton" kot prenašalec kvanta gravitacijske energije v gravitacijskem polju.


Če hočeš primer delca za katerega pa se relativno dolgo ni vedlo, če ima maso ali pa je nima, pa si poglej nevtrino. Morda ti bo zanimivo, da je ravno nevtrino dokaz, da v našem Soncu danes poteka jedrska fuzija, ne pa fotoni, ki prihajajo iz njegove površine. Težava pa je bila ravno v temu, da so to delci, ki skoraj ne reagirajo (šibka sila) in potujejo zelo blizu svetlobne hitrosti.


Če hočeš izvedeti kaj več o "nadsvetlobni" hirosti pri potovanju delca skozi medij, pa si poglej geslo o čerenkovem sevanju.

Gravitacije deluje ne telo, ki ima maso, le te foton nima.

Gravitacija sigurno deluje na foton.

Foton res ni delec, ampak obnaša pa se, kot da bi bil.

O.

Okapi>> Foton res ni delec, ampak obnaša pa se, kot da bi bil.

No tole je ontologija in morda ključnega pomena, ker sem sam živel 40 let v zablodi in verjamem da 99% človeštva še vedno.
Delec: si ljudje predstavljajo kot nekaj kar ima maso, obliko in še kup drugih lastnosti.
Pa pojdimo. Ali pod določenimi pogoji vse lahko razpade na fotone? In kako bi sicer lahko, če ni iz energije sestavljeno, pomeni iz fotonov?

gzibret>> Ja, že, ampak napačno dojemaš gravitacijo. To je problem. Gravitacija kao ni nič drugega, kot ukrivljenost prostora/časa. Ukrivljenost pa povzroči, da najkrajša pot od A do B za zunanjega opazovalca ni več ravna črta, ampak krivulja, čeprav kapitan vesoljske ladje, ki potuje od A do B, še vedno trdi, da je šel cel čas naravnost.

Einstein. Kako pa lahko pametnemu laiku razložiš da je isti prostor različno ukrivljen?

Zemlja kroži okoli sonca ker ji je to ravna pot zaradi ukrivljenosti. No ta ukrivljenost ne velja za svetlobo. Za to je povsem drugačna:)

No ta ukrivljenost ne velja za svetlobo. Za to je povsem drugačna

Ukrivljenost velja tudi za svetlobo.

Fiziki ne rabimo delcev za "kmečka opravila", zato je bolj praktičen od kmečkega, pristop, v katerem se jih obravnava kot delce.

> Einstein. Kako pa lahko pametnemu laiku razložiš da je isti prostor različno ukrivljen?

Saj ni. Za vse je isto ukrivljen. Samo foton nima mase, Zemlja pa jo ima. Oz. foton nima "takšne" mase, kot jo ima Zemlja. V tem je razlika. Čeprav tudi jaz nisem na tem področju glih ultra strokovnjak.

Je pa tvoje vprašanje vsekakor zanimivo, vredno razmisleka.

Tole je za prebrati. Svetlobi se zmanjšuje frekvenca zaradi gravitacije.

Gravitational redshift @ Wikipedia

Pa ona primerjava s svetilko in črno luknjo... Kako naj mravlja iz notranjosti zaprte krogle pride ven. Lahko hodi 10 let v eno in isto smer, pa še vedno ne bo prišla nikamor.

Če svetloba ne more ven, še ne pomeni, da ne more mravlja, ki jo zapreš v kapsulo ter izstreliš z raketo.

Ja, no, potem pa ti odgovori. Saj znanja ti očitno ne manjka...

Saj je vseeno, če privzamemo ukrivljen prostor-čas zaradi gravitacije. Očitno to vpliva na običajno snov kot tudi svetlobo.

Objektivnost pade. Vsak subjekt doživlja vsak objekt glede na svojo hitrost in maso in glede na hitrost in maso objekta. Materija pade. Ker je vse razstavljivo na fotone tudi 'delcev' ni. Ostane le še zapletena matematika:) No in to prodati za drage pare...mora nositi super mobitele:)
Da pa lahko kakorkoli kaj doživimo se moramo gibati počasneje od nekega c. Sicer bi verjetno napa gibanja prej ali slej imela mase, ki bi ogrožale sosednja vesolja. Pri dovolj skromnem c to ni nevarno:)

gani-med>> To so zelo objektivne zadeve, ki se jih da meriti in različna merjenja morajo dati enake rezultate, ki niso odvisni od subjektivne razpoloženosti tistega, ki meri.

Samo če lahko zagotoviš, da imajo objekti in subjekti enako maso in hitrost. To nimajo nikoli. Le da merjenja tega ne pokažejo. Premajhne razlike. Kot tudi ura ne pokaže razlike v hitrosti ali jo nosiš na glavi ali na nogi:) Res pa je, da s primerjavo zelo podobno gibajočih se dogodkov lahko ugotoviš vse uporabne zakonitosti. In s pomočjo evklidskega prostora se je cel štos lahko začel:) Nad njim zgubi oprijemljivost. Človeški možgani niso v to smer zevoluirali. Se pa na srečo da, natrenirati matematiko in logiko, do stopnje, ko se jemljejo lahko tudi drugi prostori.

Razlike so "tu doli" na Zemlji res skorajda nemerljive, vendar postanejo pomembne že, če se naprimer orientiramo po GPS satelitu mao višje, kjer je treba nove izračune še kako upoštevati, sicer bo tak satelit povsem neuporaben.

Foton po definiciji ima hitrost c ali manjšo.

Foton ima vedno hitrost c. Če pa se svetloba v kakšni snovi pomika počasneje od c, je pa to zaradi interakcije fotonov s snovjo. Ko se premikajo, pa vedno potujejo s c.

Tako, da je foton absorbiran v atom in potem poslan naprej.

Medtem ko je v atomu, je nek elektron v višji orbitali.

To je VSE.

Gravitacija DELUJE na svetlobo.

Če je gravitacija einsteinova ukrivljenost prostora, potem bi raje rekel, da svetloba odraža to lastnost (in hkrati potrjuje, da za relativnost zadoščajo 4 dimenzije). Če je gravitacija kvantna interakcija med fotonom in gravitonom potem pa stvari postanejo zelo "zanimive". Zeloooo zanimive, kot sta odkrila Mensky in Grishchuk.

Tako, da je foton absorbiran v atom in potem poslan naprej.

Mnja... to je en razred interakcij - kvantne interakcije. Ampak sprememba energijskega stanja elektrona ni edini način, saj to npr. ne bi moglo pojasniti segrevanje vode kot posledice IR sevanja - nizkoenergijskih fotonov. Energija teh fotonov je preprosto prenizka, da bi imeli učinek na energetsko stanje elektronov v molekulah H₂O.

Medtem ko je v atomu, je nek elektron v višji orbitali.

V tem vesolju je tvoja voda po obsevanju z IR fotoni ostala hladna. V mojem vesolju se je moja voda segrela. ;)

zanimiv razgovor :), naj mi eden prosim raloži kaj pomeni spin delcev, kako si naj to predstavljam ?

V glavnem spin ne označuje vrtenje kuglic.

Kakor se vzame. Če rečemo, da foton sicer ni delec, se pa obnaša, kot da bi bil, lahko tudi rečemo, da se obnaša kot delec, ki se vrti. Ker pri spinu računamo s fizikalnimi pojmi (kotni moment), ki jih v makroskopskem svetu povezujemo z vrtenjem.

O.

Kotni moment pri vrtenju kroglice ne more imeti samo vrednosti 0, 1/2, 1, 3/2, 2.

Ja no, se pač "vrti" v kvantnih korakih, ne? Saj pravim, da foton ni niti delec, niti se ne vrti, ampak se samo obnaša kot delec, ki se vrti (če ga pogledaš na pravi način).

O.

Problem kvantne mehanike je, da če jo hočeš vsaj približno razumeti, moraš znati veliko matematike. In potem se postavi vprašanje, kaj naj z njo počnemo tisti, ki toliko matematike ne obvladamo. Obstajajo v glavnem tri možnosti. Lahko se lotiš študija matematike in če boš priden, se ti bo čez par let (odvisno od pridnosti in predizobrazbe) začelo nekaj svitati. Lahko rečeš, da se sploh nima smisla trudit in da je kvantna mehanika pač nekaj, česar se ne da preprosto razložiti, ali pa se sprijazniš z nekimi približki, in se ves čas dobro zavedaš, da so to le približki, in da vrteče kroglice v svetu kvantov niso niti kroglice, niti se ne vrtijo.

O.

Aja, pozabil sem pa omeniti, da sem pristaš te tretje možnosti. Kaj češ, že kot otrok sem užival v neverjetnih dogodivščinah g. Tompkinsa

O.

Mit, da boš pa razumel kvantno mehaniko, če se boš naučil dovolj matematike, je precej uporen, čeprav je rahlo trapast. Kmalu znaš dovolj matematike, da lahko izračunaš kar je treba, saj je vse skupaj samo seštevanje in množenje. Čisto nič drugega. S tem lahko računaš karkoli hočeš, le precej dolge kače so.

"Razumeš" pa v vizualizacijskem smislu zaradi tega nič več.

> Meni se bolj zdi, da kvantne mehanike pravzaprav nihce ne razume.

Sej, a ni to rekel že en znani fizik. Fermi?

> oziroma - skozi lečo dobimo spremenjeno sliko, ker svetloba potuje po različno dolgih poteh al ker leča upočasni svetloo tam kjer je debelejša?

Ja, materiali spreminjajo hitrost svetlobe. Konstanta c (hitrost svetlobe) je definirana za vakuum. Lom svetlobe nastane prav zaradi tega, ker je hitrost svetlobe v različnih materialih različna.