Martine, pleteš si tvorbu obrazu v grafické kartě a v reálu...

V grafické kartě počítáš světlo pro kameru, ale v reálu to tak není. Kolik si myslíš, že jeden foton obsahuje energie? Našel jsem na netu příklad výpočtu energie fotonu, nebudu se tím zabývat, každopádně využiju výsledek. Při vlnové délce 1326 nm má energie jednoho fotonu 1,498*10^(-19) J.
Jedno kilo vody má měrnou tepelnou kapacito 4180 J/kg/K. Když chceš tedy ohřát jedno kilo vody o jeden stupeň, potřebuješ na to při této vlnové délce 2,790*10^22 fotonů. Takový záření dopadne ze slunce rámcově za nějakejch 5 minut plus ještě přičti to, co neinteragovalo s vodou a hlavně to, co zachytila naše atmosféra a odrazila zpět do vesmíru. Myslím, že ten počet fotonů můžeme ještě o řád zvětšit. No a tohleto je plocha třeba 1 metr čtvereční ve vzdálenosti 150 000 000 kilometrů od Slunce, což je už 8 minut daleko (tedy docela dost daleko). Fakt ti to peklo na Slunci přijde málo intenzivní?
Jeden světelný rok má 9 460 730 472 580 km. Tak to hezky dáme na druhou a vydělíme to AU na druhou, abychom zjistili poměr ploch a nakonec tím číslem vydělíme počet fotonů, co nám za pět minut dopadnul na litr vody.
Takže 10 na 12 na druhou děleno 150*10 na šestou na druhou.
To je 10 na 24 děleno 15*10 na 14.
To je 10 na 10 děleno 15.
Tak co já vím, máme to třeba 10 na devátou.
No a teď vezmeš těch 2,7*10 na 22 a vydělíš to deseti na devátou.
Zbylo ti 2,7*10 na 13.
Tolik ti dopadne přibližně fotonů na jeden metr čtvereční ve vzdálenosti jednoho světelnýho roku. Ve vzdálenosti jedné miliardy let by to mohlo být něco kolem jednoho fotonu za pár let, ale nezapomeň na důležité věci:
Astronomové mají teleskopy jak hrom, spoustu času a navíc využívají gravitační čočky. A hlavně, to jsem jenom odhadnul Slunce, ale my pozorujeme celé galaxie, kde jsou miliardy a miliardy hvězd, které jsou v mladém stádiu, takže hoří a vybuchují a navíc u těch nejvzdálenějších zaznamenáme jenom JETy, které míří přímo na nás skrz gravitační čočky atd, atd...
Je to těžký, ale není to nemožný. Fakt že jo.

Omluva, ale pořád si nerozumíme.

OK, tak dopadne 1 foton na 1 m2 za rok. To není až tak důležité. Ale jaký foton? Předpokládám, že fotony se ve vesmíru šíří (v ideálním případě) po přímkách (nebo se pletu?). To je v souladu s tím, co jsi napsal. Se zvětšující se vzdáleností klesá počet fotonů.

Já chápu, že když chceme mít jasný obrázek, musíme dané místo sledovat déle (akumulovat jas, počet fotonů). Dejme i tomu, že delším sledováním vylepšíme i ostrost obrazu (jednou dopadne foton v tom metru čtverečním sem, jednou tam, a zbytek místa jednoduše interpolujeme).

To, co jsi popsal, přesně sedí na to, jak by se choval obraz, kdyby se světlo šířilo jen pomocí částic po přímkách v konečném počtu (byť jak jsi uvedl, je zpočátku fotonů hafo, po miliardě sv.let je to skoro nula). O tom žádná.

Dalekohledy jsou obrovské, ale těch pár desítek metrů pořád nefunguje. Soustředěním světla zrcadlem jen zvýším počet fotonů, které mi dopadnou do jednoho bodu (tím snížím dobu, po kterou musím daný objekt pozorovat, a zároveň tím ušetřím prachy, protože nikdo nebude stavět 100 metrový CCD čip).

Čím větší postavím teleskop, tím ostřejší a detailnější budu mít obraz. Jenže v tom je právě ten fór.

Jak funguje osvětlení ve 3D scéně na PC: řeší se to tak, že pro každý bod textury se natáhne paprsek ke zdroji světla a spočítá se intenzita. Pokud bychom stejným počtem paprsků chtěli osvětlit i hypotetickou zeď za právě zpracovávanou zdí, budou některé body na texuře chybět - ne ani tak některé, bude jich chybět dost, kvadraticky. Navíc, pokud předchozí zeď měla 10x10 metrů, a já postavím teleskop 10x10 metrů a posunu ho dál od světla, co se stane? Krajní paprsky do mého teleskopu nikdy nedorazí. My ale nevidíme galaxie oříznuté.

Galaxie přeci nevysílá světlo stylem: aha, nějaký maník 2 miliardy sv.let odemne si postavil 100x100 metrů teleskop, tak svůj obraz pošlu paprskově přesně tak, aby moje okraje byly uvnitř jeho zrcadla.

Nebo mi to jako laikovi vysvětlete, jak se zrovna k nám dostane kompletní obraz, ale budete si muset vystačit s částicemi (pokud mi teda nechcete namluvit, že si každý foton nese ještě 2D souřadnici obrazu ).

---

Pokud bychom postavili dostatečně velký teleskop, který by měl třeba 10 km, určitě bychom viděli ostřeji nejen současné galaxie, ale i ty vzdálené. Ostatně proto se stavěl ten Hubblův.

Pokud zachytíme světlo jako vlny, je vše OK. Čím je vlna dál od zdroje, tím má menší intenzitu (jas). Ale pořád generuje foton o určité energii (barvě) na dané souřadnici CCD.

Pokud bychom světlo zachycovali jako částice na určitých drahách, neviděli bychom ostřeji. Viděli bychom jen větší plochu (navíc pozorovatel dál od zdroje by ten objekt viděl čím dál tím větší).

Paprsky jdou směrem od zdroje do prostoru, ne od telesklopu ke zdroji Já si nepletu reál s PC grafikou.

Můžete namítnout, že světlo se šíří všesměrově, tj. není záruka, že foton vylétne z povrchu hvězdy nebo jiného zdroje po kolmici k jejímu povrchu. OK, v tom případě bychom časem mohli složit úplný obraz, ale nikdo by se v tom nevyznal (pokud by foton z levé části hvězdy vylétl pod určitým úhlem směrem k nám, viděli bychom ho vlevo, ale pokud by jeho soused vpravo vylétl s určitou odchylkou, klidně by mohl dopadnout víc vlevo než by měl).

Ale každý bod té galaxie vysílá všesměrově. Ty taky okem, které má přehnaně 1 cm čtvereční plochy nevidíš 1cm čtvereční výřez Slunce, ale celé, protože k tobě letí fotony jak z jednoho okraje, tak z druhého. Dorazí k tobě víceméně v ploše, ale ty ten posun jsi schopen rozlišit. Galaxie nejsou bodové zdroje světla, ale plošné, stejně jako Slunce. To je prostě optika.

Čili.. když budu 10 miliard sv.let od Slunce, a dejme tomu, že by ke mne čirou náhodou dolétly všechny jeho fotony s dotatečnou intenzitou, budu schopen složit jeho kompletní obraz tím, že ho budu sledovat dostatečně dlouho (několik let až desetiletí), a pozici jednotlivým fotonům přiřadím na základně minimální odchylky od středu pozorování?

Jinými slovy: když budu mít levou a pravou ruku, poznám, která je pravá a levá, protože světlo od nich má dostatečně velký úhel. Čím budu od nich dál, tím se ten úhel bude zmenšovat. Ale prakticky i při téměř nulovém úhlu se pořád ještě dá složit obraz správně. Jen musím čekat dost dlouho, než přijdou všechny potřebné "pixely" (a nejspíš budou chodit náhodně).

---

OK.. To by šlo. Já vím, že se světlo šíří všesměrově (proto jsem si původně myslel, že to musí být vlna, jako na vodní hladině), ale nenapadlo mne, že se vzdálené objekty sledují dlouho nejen kvůli malému jasu, ale i kvůli detailnějšímu obrazu. Jinými slovy: i kdybych postavil 40 km teleskop, tak za 1 den pozorování obraz vzdálené galaxie stejně nesložím. Bude sice jasný, ale bude neostrý (resp. bude složen jen z pár "náhodě" umístěných bodů, podobně jako když začínám skládat puzzle). A výsledek je pak jen o tom, jak přesně dokážeme určit tu malou odchylku, pod kterým úhlem k nám foton přiletěl (něco jako převod kartézských a polárních souřadnic).

Nope, obraz bude jasný, ale i ostřejší. Parabolické zrcadlo a čočka jsou zařízení, která slouží jako filtr směru a zesilovače (sběrače) zároveň.

Nesmysl by bylo skládat obraz fotonů bez zohlednění úhlu, pod kterým by došly. To by pak skutečně vznikl guláš. Ale to vlastně v případě vlny taky. Tam by se zase musel zohlednit přesně čas dopadu vlny (kdy by se poprvé dotkla dočky), protože pak by z 2D pohledu na čočku místo 1 bodu dopadala jako zvětšující se kružnice, a sčítala by se s ostatními (interference?)

---

To jo, ale i tak by mělo platit, že čím jsem dál od zdroje (galaxie), tím déle bych si měl počkat na úplný obraz, pokud budu chtít mít teda fakt luxusní rozlišení (fotony sice letí všesměrově, ale spíš náhodně). Nebo ne? Nebo teoreticky když postavím hypoteticky teleskop o rozměru sluneční soustavy s dostatečně důmyslným zaostřením, tak budu schopen během 1 hodiny sledování kterékoliv části oblohy přečíst noviny na vzdálené planetě miliardy sv.let od nás? (zní to absurdně). Tím myslím, že během té 1 hodiny díky velikosti paraboly zachytím všechny pixely do matrice?

Teoreticky ano.

Aha, super. Díky. Tak už jsem doma Můžeme teda jít na něco jiného.

No, prošli jsme termodynamiku, kvantovou fyziku, gravitační zákony, teorii relativity, optiku...

Ještě zbývá myslím nekonečnost vesmíru jako matematika (to jsem zatím neměl čas pročítat) a pak černé díry komplexně, což bude ale chvíli trvat, než se tím materiálem prokoušu