Φως με την ταχυτητα του φωτος

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Σκεφτικα καποια περιεργα πραγματα,ετσι παρακαλω να ειστε επιηκεις μαζι μου,αν κατι απο τα παρακατω δεν ειναι σωστο.

Το φως,απο τις πρωτες στιγμες του συμπαντος εβρισκε εμποδια στο να καταλαβει τον χωρο.Στην αρχη η υλη ηταν πολυ πυκνη,αργοτερα αραιωσε αρκετα,με κατα τοπους συμπυκνωσεις(γαλαξιες),οπως παρατηρουμε σημερα.Ομως απολυτο κενο,ειτε απο υλη,ειτε απο ενεργεια δεν υπαρχει.Ετσι το φως δεν κινειται με την απολυτη ταχυτητα,δηλαδη την ταχυτητα του φωτος στο κενο.

Το ερωτημα μου ειναι τι θα αλλαζε στη φυσικη αν το φως διεσχιζε κενο και οχι μια αραιη σουπα απο σωματιδια,εν δυναμει σωματιδια,ενεργεια,πιθανοτατα σκοτεινη ενεργεια και υλη,κινουμενο με την ταχυτητα του φωτος στο κενο?Θα αλλαζε κατι στην διασταση του χρονου(για κατι που κινειται με την ταχυτητα του φωτος στο κενο δεν περναει καθολου ο χρονος)?Θα αποκτουσαν τα φωτονια απειρη μαζα η η κυματικη τους ιδιοτητα θα απετρεπε κατι τετοιο?

Ειναι λογικο το συμπερασμα οτι στο συμπαν,οσο και να διασταλει στο μελλον,δεν θα υπαρξουν συνθηκες απολυτου κενου,για να αποφυγουμε τα παραπανω παραδοξα?

[virial]

Ομολογώ ότι δεν καταλαβαίνω τον προβληματισμό, ούτε το πού ανακύπτουν παράδοξα....

 

Ένα, δυο σχόλια που μπορώ να κάνω είναι ότι τα φωτόνια έχουν μηδενική μάζα ηρεμίας άρα δεν μπορούν να αποκτήσουν άπειρη μάζα όπως λες. Επίσης, το μεσοαστρικό κενό είναι... πολύ καλό κενό! Μιλάμε για περίπου 1 πρωτόνιο ανά cm^3... Πόσο νομίζεις επηρεάζει την ταχύτητα?

[George Makris]

Μάλλον τα έχεις μπλέξει λίγο φίλε.

Το φως κινείται πάντα και μόνο με την ταχύτητα του φωτός. Όταν λέμε ότι όταν κινείται μέσα σε υλικό μέσο μειώνεται η ταχύτητά του, είναι επειδή αλληλεπιδρά με την ύλη, δηλαδή απορροφάται και εκπέμπεται και άρα καθυστερεί χωρίς να μειώνει την ταχύτητά του !

Άλλωτε τα πάντα είναι άτομα και κενό όπως έλεγε κι ο Δημόκριτος.

[Heal]

Παρότι η αυστηρή φυσική περιγραφή της διάδοσης του φωτός είναι όπως την λέει ο Στέλιος και ο Γιώργος, η ερώτηση σου, αγαπητέ Λέοντα, έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον.

 

Να πουμε την όλη αλήθεια δε θα άλλαζε κάτι στη "φυσική" ούτε θα κινδυνεύαμε από παράδοξα. Το φως όμως διασχίζοντας αυτές τις περιοχές κουβαλάει τα αποτυπώματά τους και μας δίνει ενδιαφέρουσες πληροφορίες. Με ενα απλοϊκό τρόπο φαντάσου οτι αφήνεις ένα υλικό (πχ άμμο) να περάσει από διάφορα κόσκινα, παρότι η φύση του υλικού δε θα αλλάξει πάλι άμμος θα σου έρθει, θα μπορέσεις να βρεις ενδιαφέρουσες πληροφορίες για τις ιδιότητες του "κόσκινου", αν μεσολάβησαν ψιλά κόσκινα, τότε μόνο λεπτή άμμος θα φτάσει και πάει λέγοντας. Ετσι και το φως περνώντας από τις διάφορες περιοχές του σύμπαντος απορροφάται και επανεκπέμπεται, αλλάζει κατευθύνσεις, εστιάζεται μέσα από βαρυτικούς φακούς, αλλάζει η πολωση του όταν αλληλεπιδρά με μαγνητικά πεδία και γεμίζει με πληροφορίες.

 

Η αποκωδικοποιήση αυτών των πληροφοριών δεν είναι εύκολη υπόθεση: πρέπει να δώσουμε απάντηση σε δύο αλληλένδετα ερωτήματα:

-πως ήταν το αρχικό φως που εκπέμφθηκε;

-τι διεργασίες υφίσταται στο δρόμο και πως το επηρρεάζουν;

 

Όπως καταλαβαίνεις η απάντηση αυτών των δύο ερωτημάτων για κάθε περίπτωση είναι η κινητήρια δύναμη της αστρονομίας!

[virial]

Όταν λέμε ότι όταν κινείται μέσα σε υλικό μέσο μειώνεται η ταχύτητά του....καθυστερεί χωρίς να μειώνει την ταχύτητά του !

 

Χμ, θα διαφωνήσω. Στα διαφορετικά μέσα το φως διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα και όχι με τη μία σταθερή ταχύτητα c_0. Βλέπε και την παλαιότερη συζήτηση για την ακτινοβολία Cherenkov για παράδειγμα...

[George Makris]

Ναι, όταν το φως κινείται μέσα σε ένα υλικό μέσο παρουσιάζει ταχύτητα μικρότερη από αυτή που έχει στο κενό. Όμως αυτό συμβαίνει επειδή απλά αλληλεπιδρά με τα υλικά σωματίδια.

 

Όμως τι είναι τελικά το υλικό μέσο;

 

Σε εμάς ένας τοίχος φαίνεται συμπαγής και συνεχής, απλά επειδή απωθούνται τα ηλεκτρόνια μας με αυτά του τοίχου, επειδή είναι φερμιόνια και κατέχουν συγκεκριμένες στιβάδες. Όταν κτυπάμε ένα τοίχο ή ρίχνουμε μπουνιές ασκούμε ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις.

 

Στον μικρόκοσμο η ύλη δεν είναι συμπαγής, ούτε συνεχής, όπως φαίνεται στις αισθήσεις μας, αλλά μόνο άτομα κενό. Αν είμασταν νετρίνο θα το ξέραμε καλά αυτό

 

Όταν λέω άτομα εννοώ με την απόλυτη έννοια (του Δημοκρίτου), όχι την σημερινή έννοια (πχ άτομο οξυγόνου). Άτομα ίσως είναι τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ σύμφωνα με τις σημερινές αντιλήψεις. Ακόμα κι αυτά τα άτομα δεν είναι συμπαγή μπαλλάκια με διαστάσεις.

 

Οπότε το φως ή κινείται στο κενό ή είναι απορροφημένο από κάποιο σωματίδιο που αλλάζει ενεργειακή στάθμη και το ξαναεκπέμπει.

[virial]

Οπότε το φως ή κινείται στο κενό ή είναι απορροφημένο από κάποιο σωματίδιο που αλλάζει ενεργειακή στάθμη και το ξαναεκπέμπει.

 

Όχι!!! Αν η ενέργεια του φωτονίου δε συμπίπτει με τη διαφορά ενεργειών μεταξύ 2 σταθμών, το φως ΔΕΝ θα απορροφηθεί! Επειδή κινείται σε ένα μέσο ΔΕΝ σημαίνει απαραίτητα ότι απορροφάται!

 

Και ο Δημόκριτος πού κολλάει???

[George Makris]

Όχι!!! Αν η ενέργεια του φωτονίου δε συμπίπτει με τη διαφορά ενεργειών μεταξύ 2 σταθμών, το φως ΔΕΝ θα απορροφηθεί! Επειδή κινείται σε ένα μέσο ΔΕΝ σημαίνει απαραίτητα ότι απορροφάται!???

 

Υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά: Στα μεμονωμένα άτομα και μόρια καθώς και στην αέρια φάση έχουμε συγκεκριμένες ενεργειακές στάθμες και διαφορές. Για αυτό και έχουμε συγκεκριμένες φασματικές γραμμές απορρόφησης ή εκπομπής. Στην στερεή και στην υγρή φάση αντίθετα δεν έχουμε γραμμές, αλλά ζώνες (από "άθροισμα" απείρων γραμμών).

Θυμήσου την ακτινοβολία του μέλανος σώματος:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Blackbody.svg.

Ή δες για παράδειγμα την απορρόφηση από την χλωροφύλλη:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Chlorophyll_ab_spectra.png

 

Δες και αυτό:

Note that the speed of light referred to is the observed or measured speed in some medium and not the true speed of light (as observed in vacuum). On the microscopic scale, considering electromagnetic radiation to be like a particle, refraction is caused by continual absorption and re-emission (not necessarily in quite the same direction) of the photons that compose the light by the atoms or molecules through which it is passing. In some sense, the light itself travels only through the vacuum existing between these atoms, and is impeded by the atoms. The process of absorption and re-emission itself takes time thereby creating the impression that the light itself has undergone delay (i.e. loss of speed) between entry and exit from the medium in question. It may be noted, that once the light has emerged from the medium it changes back to its original speed and this is without gaining any energy. This can mean only one thing - that the light's speed itself was never altered in the first place.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

 

Και ο Δημόκριτος πού κολλάει???

 

Στη συμβατική μας καθημερινή γλώσσα μιλάμε για γλυκό, πικρό, θερμό, ψυχρό, για χρώματα ενώ στην πραγματικότητα υπάρχουν μόνο άτομα και κενό. (Δημόκριτος)

 

http://www2.forthnet.gr/presocratics/

http://www2.forthnet.gr/presocratics/democr.htm

[virial]

Στην στερεή και στην υγρή φάση αντίθετα δεν έχουμε γραμμές, αλλά ζώνες (από "άθροισμα" απείρων γραμμών).

 

Ο χρυσός κανόνας του Fermi όσον αφορά την ενεργειακή διαφορά και το αν και κατά πόσον θα πραγματοποιηθεί μετάπτωση ισχύει παντού! Πχ μέταλλα: για να γίνει μετάπτωση από τη ζώνη σθένους σε αυτήν της αγωγιμότητας πάλι θα πρέπει η ενέργεια της προσπίπτουσας ακτινοβολίας να ισούται με τη διαφορά ενεργειών αρχικής και τελικής στάθμης. Δες οποιοδήπωτε βιβλίο στερεάς κατάστασης...

[George Makris]

Αν η ενέργεια του φωτονίου δε συμπίπτει με τη διαφορά ενεργειών μεταξύ 2 σταθμών το φως ΔΕΝ θα απορροφηθεί!

 

Όταν έχουμε ζώνες (στην υγρή και στην στερεή φάση) απορροφώνται κι εκπέμπονται φωτόνια σε μια ζώνη ενεργειών, ενώ όταν έχουμε γραμμές (στην αέρια φάση) μόνο όσα συμπίπτουν ακριβώς.

 

Ο χρυσός κανόνας του Fermi όσον αφορά την ενεργειακή διαφορά και το αν και κατά πόσον θα πραγματοποιηθεί μετάπτωση ισχύει παντού! Πχ μέταλλα: για να γίνει μετάπτωση από τη ζώνη σθένους σε αυτήν της αγωγιμότητας πάλι θα πρέπει η ενέργεια της προσπίπτουσας ακτινοβολίας να ισούται με τη διαφορά ενεργειών αρχικής και τελικής στάθμης. Δες οποιοδήπωτε βιβλίο στερεάς κατάστασης...

 

Στην στερεά φάση μεταξύ ζωνών νόημα έχει η ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια για μετάπτωση από την μία στην άλλη, και όχι μία μόνο τιμή ενέργειας. Σου υπενθυμίζω και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο όπου πάλι μιλάμε για ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια. Δες οποιοδηποτε βιβλίο στερεάς κατάστασης.

[Heal]

Αγαπητοί Γιώργο και Στέλιο,

 

Από όσο καταλαβαίνω κατά βάση αναφέρεστε στις δύο όψεις του ίδιου νομίσματος! Όντως λέμε ότι η ταχύτητα διάδοσης μιας μονοχρωματικής ακτίνας φωτός αλλάζει όταν διέρχεται από ένα μέσο με δείκτη διάθλασης n (n=c/c', c η ταχύτητα του φωτός στο κενό, c' η ταχύτητα του φωτός στο μέσο). Αυτή είναι μια άριστη μακροσκοπική περιγραφή του φαινομένου.

 

Τι ακριβώς όμως συμβαίνει σε ένα μεμονωμένο φωτόνιο όταν διέρχεται από ένα μέσο; Το φωτόνιο δεν μπορεί να επιταχυνθεί και να επιβραδυνθεί αφού είναι "καταδικασμένο" να κινείται με c. Αυτό που μπορεί να πάθει είναι να απορροφηθεί και να επανεκπεμφθεί με αποτέλεσμα να υποστεί μια καθυστέρηση. Η διαδικασία αυτή αν αθροιστεί για ένα μεγάλο μέσο αριθμό φωτονίων θα δώσει τελικά την αίσθηση ότι το φως κινείται πιο αργά μέσα σε ένα μέσο.

[virial]

Κώστα,

 

με πρόλαβες. Ήταν το σχόλιο που θα έκανα, ότι βλέπουμε τα πράγματα με τις δυο διαφορετικές φύσεις του φωτός.

 

Παρόλα αυτά, η αρχική μου διαφωνία, που εξακολουθεί να υφίσταται, δεν είχε να κάνει με το ότι αν το δεις κυματικά θα βάλεις το δ.δ., ενώ σωματιδιακά θα πρέπει να δεις το χρόνο διέγερσης-αποδιέγερσης, είχε να κάνει με τις δυο απόλυτες περιπτώσεις που έγραψε ο Γιώργος...

 

Τέλοσπάντων, το ζἠτημα είναι ότι ο φίλος Λεωνίδας δεν έχει προχωρήσει παρακάτω με την αρχική του σκέψη. Σε καλύπτουν αυτά που γράψαμε, θέλεις κάτι άλλο Λεωνίδα? Πώς βλέπεις τα πράγματα τώρα?

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Ευχαριστω πολυ,ιδιως η απαντηση του HEAL μου εξηγησε πως και το φως κινειται με την ταχυτητα του,αλλα συγχρονος και πως εχουμε τη μακροσκοπικη του καθυστεριση.Το μονο που αναρωτιεμαι ειναι αν,υποθετικα,δεν υπηρχε υλη και το φως κινουταν στον κενο χωρο με την ταχυτητα του(μη με ρωτατε πως θα υπηρχε φως χωρις υλη),τοτε θα υπηρχε η διασταση του χρονου,αφου για οτι κινειται με την ταχυτητα του φωτος δεν περναει ο χρονος,απο οτι εχω διαβασει επανελλειμενος? Αρα,καπως υπεραπλουστευμενα,μπορει να υπαρξει μονο χωρος,αλλα για την υπαρξη του χρονου απαιτειται η υλη? Μαλλον οχι,αφου με την κινηση σε ταχυτητα του φωτος ο χωρος συρρικνωνεται,αρα επιβραδυνση του χρονου και συρρικνωση του χωρου ειναι το ιδιο(χωροχρονος).Δηλαδη, χωροχρονος και υλη πανε μονο πακετο,εκτος απο την πληθωριστικη περιοδο,οταν ο χωρος διαστελλει με ταχυτητα μεγαλυτερη του φωτος?

(Γενικα εχω καποιο προβλημα με τον χρονο)

[virial]

Leonida,

 

blepo mpaineis se pio "filosofika" zitimata. Na se rotiso kati. An den ypirxe yli, to fos (kinoumeno me opoiadipote taxytita theleis) tha mporouse na katalabei oti taksideuei? Tha eixe kati os simeio anaforas gia na katalabei oti allazei i thesi tou? Episis, exoume to fainomeno tis systolis tou mikous! Tautizetai me ti systoli tou xorou? An den eixame mia rabdo gia na tin doume mikroteri, tha katalabainame apo ton keno ylis xoro oti systelletai?

 

Apo ekei kai pera, tha prepei na doume ti akribos einai o xronos. Diladi tin ennoia pou tou dinoume emeis (metroumenos me rologia klp pou auta blepoume kai leme oti o xronos epibradynetai) se antidiastoli me tin pio "kosmiki" tou ekdosi. Diladi, ena asteri katalabainei oti pernaei o xronos? Ti orizoume telika os xrono?

 

Episis, genika, symfona me tin Eidiki Sxetikotita, yparxei i eniaia "pita" tou xoroxronou kai kathe paratiritis kobei to diko tou kommati apo xoro kai xrono.

 

Giorgo,

 

oi nomoi tis Fysikis einai eniaioi pantou. Oi kanones epilogis einai kati bathytero, kai isxyoun genikotera. Ti einai oi zones? Ena montelo, mia proseggisi pou kanoume (aneksartita oti douleuei teleia kai perigrafei eksairetika tin pragmatikotita), epeidi i stathmes einai para, para polles kai para, para poly pykna metaksy tous.

 

Profanos kai to fotonio tha prepei afenos na exei energeia megalyteri apo tin energeia tou xasmatos, afeterou prepei pali na isxyei oti i diafora metaksy arxikis kai telikis stathmis prepei na einai hbar*omega = i energeia tou fotoniou. Apla epeidi kai oi arxikes kai oi telikes stathmes einai toooooso pyknes, einai dyskolo na breis ena fotonio me energeia tetoia pou na min antistoixei se kapoio zeugari stathmon kai ara na min aporrofithei.

 

Syggnomi gia ta greeklish, alla eimai se Linux laptop pou de diathetei ellinika...

 

Stelios

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Ο χρονος σαφως και περναει για ενα αστερι,αφου αυτο μεταβαλεται με το περασμα του.Να αισθανθει ομως δεν μπορει κατι που δεν ειναι εμβιο.

Ακομα και με την οχι απολυτη ταχυτητα που κινειται το φως,βλεπουμε οτι δεν εκφυλιζεται σχεδον καθολου στο χρονικο διαστημα απο τη μεγαλη εκρηξη εως σημερα,μονο που χανει λιγο σε ενεργεια.

Συμφωνουμε δηλαδη οτι υλη,χωρος και χρονος μπορουν να υπαρχουν μονο ολα μαζι

Το σιγουρο ειναι οτι χωρις υλη δεν υπαρχουν παρατηρητες σαν και εμας τους ανθρωπους που να αντιλαμβανονται τις διαστασεις της φυσης.

[virial]

Συμφωνουμε δηλαδη οτι υλη,χωρος και χρονος μπορουν να υπαρχουν μονο ολα μαζι

 

Δεν ξέρω... Γι' αυτό σου είπα ότι μπαίνουμε σε λίγο πιο φιλοσοφικά μονοπάτια.

Αυτό που με παραξενεύει γενικά είναι ότι οι άνθρωποι έχουν πρόβλημα συνήθως με το χρόνο, και αφήνουν απ' έξω το χώρο. Εγώ πιστεύω πως ο χώρος δεν είναι καθόλου πιο εύκολη και εύπεπτη έννοια.

 

Στο κάτω κάτω, πώς ορίζεται ο χώρος? Λέμε ζούμε σε τριδιάστατο χώρο. Μήπως ζούμε σε τριδιάστατη ύλη? Αν βγάλεις την ύλη, τελείως, ο χώρος θα υπάρχει? Η ύλη για να υπάρξει πρέπει να υπάρχει ο χώρος, ο χώρος χρειάζεται ύλη?

[messier51]

qqq

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Το προβλημα με τον χρονο μας ειναι πιο αισθητο,μιας και γνωριζουμε μονο τη μια του κατευθυνση,και ενω μπορουμε να κινηθουμε,να επιταχυνουμε η και να σταματησουμε την κινηση μας στον χωρο επανω στη γη(οχι βεβαια την κινηση μας μαζι με τη γη,το ηλιακο συστημα κλπ),δεν ελεχουμε καθολου την κινηση μας στον χρονο.

Ο χωρος περιλαμβανει την υλη.Υπαρχει η εννοια του κενου χωρου,οχι ομως της υλης εκτος χωρου.

Κατι αλλο τωρα.Το φως με το περασμα του χρονου χανει ενεργεια λογου της αλληλεπιδρασης του με την υλη.Οσο πιο μακρυα ταξειδευει,τοσο πιο πολυ χανει ενεργεια.Ταυτοχρονα,το συμπαν διαστελλεται επιταχυνομενα(λενε οι τελευταιες ενδειξεις).Αρα το φως θα βρισκει ολο και πιο αραιο συμπαν,ολο και λιγοτερη υλη ανα τον χωροχρονο μπροστα του.Ετσι φαινεται να υπαρχει μια ισορροπια στην εκφυλληση του φωτος.Μπορουμε να συμπερανουμε οτι το φως τεινει να εκφυλλιστει,αλλα το διατηρει αυτη η ισορροπια?