Brzina svetlosti i vreme...

[Rufushi]

 yup to je to. E sad mozda dokaz... Da krenemo od toga da plavi ili crveni pomak mozemo dobiti slobodnim kretanjem tela velikom brzinom. Takvo kretanje je bez dejstva sile pa se ne vrsi rad, otuda nema energije da se uplice u razmatranje.
EM talasi trose energiju i odnose masu. Takodje odgurkuju unazad telo koje zraci i vrse pritisak na prijemnika. U vezi sa tim postoje neki problemcici u poredjenju sa recimo uobicajenim Doplerovim efektom u vazduhu. Problem je prvo sto etar nema energetsku osnovu ... a mozda jednostavno ne postoji. :-)) Mi prakticno ne ocekujemo nikakve udarne talase ili bilo sta slicno talasima u vazduhu. U stvari kretanje je relativno i to je velika poruka. Ako gravitacioni plavi pomak simuliramo kao visoke tonove na zvucniku onda je to opasno i ima veze sa energijom. Ali bez vazduha? Slicno tome izvor EM talasa i prijemnik zanimljivo nemaju nikakvu interakciju. EM talas uvek ide istom brzinom. Kad stigne nema povratne veze. Neki drugi talas ce dugo vremena putovati nazad. Sva energija je sadrzana u EM talasu i sva stize na cilj. Relativno kretanje moze da pomakne u spektru kako se taj paket vidi ali on bi morao da potamni ako ode u plavi deo. Stoga ne verujem da samo masa svojim prisustvom dodaje energiju na amplitudu ili frekvenciju EM talasa koji dolaze sa mase. U stvari, mozda u nekoj dubokoj sustini stvari to postoji ali to bi bilo nesto izuzetno - time bi se nasla veza gravitacione interakcije i EM interakcije. Stoga u konacnoj formuli, bitnije je da sada kazemo da to nije tacno jer je to prikladno za pravljenje nekog reda u ovim istrazivanjima, a i da se navede kao tacan praktican podatak za razumevanje osmatranja.  

[TenMonGaKuSha]

 Zaključak koji je izveden iz Majkelson-Morlijevog eksperimenta je invarijantnost brzine svetlosti u vakuumu u odnosu na inercijalne sisteme. On ne govori ništa o tome da li brzina nekog tela može da bude veća od c, to ne govore ni postulati STR. Pre 1905. nijedan eksperiment nije govorio ništa u korist ili protiv toga. Prema tome, posmatranje/eksperiment ne navodi na zaključak da se telo ne može kretati brže od c, niti da se transformacije izvode iz konačnosti brzine. Lorencove transformacije zamenjuju Galilejeve transformacije polazeći samo od invarijantnosti c.

«Mada postulati to explicite ne tvrde, celokupna struktura STR ukazuje na nemogućnost kretanja brzinama većim od brzine svetlosti. Tu zabranu susrećemo već kod Lorencovih transformacija, gde za u=c, gama postaje beskonačno, dok u>c dovodi do imaginarnih vrednosti parametra gama. To ukazuje da relativna brzina dva inercijalna sistema reference ne može biti veća od c. U suprotnom, realnim vrednostima prostorno-vremenskih koordinata događaja, u jednom sistemu reference, korespondirale bi imaginarne vrednosti u drugom, što je fizički neprihvatljivo. Zakon transformacije vektora brzine, izrazi za relativistički impuls, kinetičku energiju i ukupnu energijum izolovanog tela (čestice)m verifikovani merenjima, takođe upućuju na činjenicu da je c najveća brzina dostižna jednom fizičkom objektu. Iz dinamičke šeme STR, takođe neposredno sledi da se u odnosu na proizvoljni sistem reference, čestice sa masom m>0 (cp
Brzina svetlosti je najveća brzina i ako želimo da sačuamo invarijantnost kauzalnosti, tj. ukoliko bi se neki signal kretao brže od c, tada bi u sistemu S događaj 1 od događaja 2 bio udaljen vremenskim intervalom (delta)t>0, a u sistemu S', koji se kreće u pozitivnom smeru pravca zajedničke x-x' ose ud onosu na S brzinom manjom od c, (može se lako pokazati) (delta)t'<0 što znači da bi došlo do izmene vremenskog redosleda zbivanja. To znači da postoji inerc. sis. ref. u kome se prvo desi događaj 2 pa onda 1.

Ne postoji gravitacioni plavi pomak, nešto si pobrkao. Talasi nisu "sabijeni" nego im se povećava talasna dužina, tj. smanjuje frekvencija. Taj efekat ima tri naziva koje sam do sada našao (od kojih nijedan nije plavi pomak) i to su: Gravitacioni crveni pomak, Ajnštajnov efekat ili efekat crvenog pomaka. Zove se crveni pomak zato što ga karakteriše pomeranje spektralnih linija u gravitacionom polju prema većim talasnim dužinama za posmatrača koji miruje i ovo ne zavisi od frekvencije emitovane svetlosti. Kod slabih izvora gravitacije, kao što je Sunce, vremenska komponenta metričkog tenzora g(00)=1-2V/c^2, gde je V grav.potencijal. Promena frekvencije se dobija kao (v2-v1)/v1=[(1-V1/c^2)/(1-V2/c^2)]-1 što je otprilike jednako (V2-V1)/c^2. V1 i V2 su grav.potencijali u tačkama 1 (masivni izvor) i 2 (posmatrač). v1 i v2 su frekvencije svetlosti koja je emitovana i koju posmatrača vidi. Tako je za Sunce (R=6.95 x 10^5 km, M=2 x 10^30 kg):
dv/v1=-V1/c^2=-(GM/Rc^2)=-2.12 x 10^-6  (pod uslovom da je V2, tj. potencijal kod posmatrača na Zemlji zanemarljiv).



Sad malo o energiji. Ekvivalentnost energije i mase izražena je čuvenom Ajnštajnovom jednačinom   gde sam ja dodao energiju fotona koja
je jednaka E=hv, pa se gravitaciona potencijalna energija može zapisati U=-GMm/r=-GMhv1/rc^2. Foton koji se udaljava od masivnog objekta ima frekvenciju hv=hv1[1-GM/rc^2] odnosno v=v1[1-GM/rc^2] ---> dv/v1=-GM/rc^2.

Da ne bih sad pisao romane (a vec jesam jedan) ukucaj "gravitational red shift" u google i naci ces mnogo sajtova raznih univerziteta i "amatera" koji su okacili objasnjenje ne samo u vezi sa red shiftom nego i sa time dilation u grav. polju.


Evo jos nekih, "popularnih" objasnjenja:
"General relativity predicts that the wavelength of light emanating from sources within a gravitational field will increase (shift toward the red end of the spectrum) by an amount proportional to the gravitational potential at the site of the source. This effect was found first in astronomical objects, particularly in stars called white dwarfs, on whose surfaces the gravitational potential is large. The best quantitative confirmation of gravitational redshift was obtained in laboratory experiments in Great Britain and the United States in the 1960s; an accuracy of one part in 100 was achieved in measuring the minute difference in gravitational potential between two sites differing in altitude by a few metres." (Britannica)

"Crveni pomak. Pomak ka većim talasnim dužinama u spektru objekta. Do crvenog pomaka dolazi ako se objekat udaljava od Zemlje (Doplerov pomak), ako se prostor između objekta i Zemlje širi (kosmološki crveni pomak), ili svetlost izgubi energiju usled savladavanja gravitacije (gravitacioni crveni pomak).»
(«Vasiona u ponoć», Ken Krosvel, odeljak «Rečnik»)

«Iz opšte relativnosti takođe je proishodilo da vreme treba da teče sporije u blizini nekog masivnog tela kakva je Zemlja. To je stoga što postoji odnos između energije svetlosti i njene učestalosti (odnosno, broja talasa svetlosti u sekundi): što je veća energija, viša je učestalost. Kako se svetlost kreće nagore kroz Zemljino gravitaciono polje, ona gubi energiju, pa joj se tako i učestalost smanjuje. (Drugim rečima, povećava se dužina intervala između dva susedna brega talasa). Nekome ko se nalazi na velikoj visini izgledalo bi da se sve dole zbiva nekako usporenije.»
(«Kratka povest vremena», Stiven Hoking, odeljak «Prostor i vreme»)

[Rufushi]

 Dakle kada se vidi masivno telo ono je crvenije, a kada se gleda sa masivnog tela sve je plavlje, mozda je to gravitacioni plavi pomak? Sta ako se neki zrak savije u blizini tela. Da li je u produzetku pomeren u plavo ili crveno?  

[Rufushi]

 Tu je jedan problemcic. U prvoj prici se spominje da je gravitacioni pomak samo pomak kao i Doplerov efekat prilikom slobodnog kretanja. To je zasnovano na poredjenju spektara i opstem razumevanju pojave i izgleda da su isti spektri ovako i onako. Ali da bi dobili efekte gravitacije potrebno je da se koristi ubrzano kretanje. Npr, Ajnstajn je pisao o liftu koji ili pada ili se krece ubrzano na gore i o dve rupe na zidu i o zraku svetlosti koji skrece sto je i potvrdjeno u praksi.  

[Rufushi]

 Nesto sam smislio. Mozda mozemo da kazemo da postoji spektar 'intenziteta' u kojoj meri dolazi do pomaka u spektru EM zracenja. To bi bili neki indeksi pomaka.... lambda? Npr: blizu zvezde bi bio manji crveni pomak njenog zracenja a veci kada se gleda izdaleka. Pretpostavljam da bi pomak nestao ako bi se nasli u centru zvezde gde nema gravitacije. Po toj logici, plavi pomak bi bio najvisi na povrsini zvezde. Pa, jos da se popravi vreme i sjajno. :-))