Debata o nekonečnosti vesmíru

[Jamis]

Ale pohyb fotonu ve vakuu? I když, v rámci kvantové fyziky je možné asi všechno, a klidně jsem schopen akceptovat, že foton vytvoří své virtuální dvojče o kousek dál, tomu předá svou energii, a pak zanikne. Pokud bych měl použít příměr v elektronikou, foton je elektron a vesmírný prostor je plný "děr" (přechod PN).

Kromě toho, že je foton částice, má také vlnovou povahu (už ze to tu taky rozebíralo), proto se také mluví o dualitě vlna-částice - vez zkratce jde o to, že některé optické jevy lze vysvětlit pouze prostřednictvím vlnového charakteru světla, ale jiné jevy (třeba fotoelektrický jev) lze vysvětlit pouze pomocí fotonů. Obecně vyšších energiích převažuje částicový charakter, při nižších energiích charakter vlnový.

Když budeš brát fotony podle definice, jako kvanta elektromagnetické (EM) energie, možná to bude dávat větší smysl. EM pole a elektrický proud a elektrické napětí jsou jen vnější projevy tohoto pole, nejde o přenašeče energie. EM vlna, je jen speciální případ EM pole a může existovat nezávisle na svém zdroji, což je jeden z důsledků Maxwellových rovnic. Zjednodušeně řečeno: zdroj předá část své energie (ve formě klidové energie a hybnosti - poměr záleží na podmínkách) fotonům, které se při nízkých energiích chovají převážně jako vlny (např. rádiové vlny) a při vyšších energiích převážně jako částice (např. klasický rentgen).

Rozpad virtuálních částic ve vakuu probíhá nezávisle na šíření EM vln - nelze říct, že by tyto rozpady tvořily tzv. světelný éter, což je jedna z vyvrácených teorií, podle které mělo být světlo stejné povahy jako zvuk, pouze namísto mechanických kmitů molekul zvuku mělo jít o kmity světelného éteru. Tato teorie byla vyvrácena při Michelsonově experimentu za použití interferometru.

Velikost antény u rádiových vln je právě myslím závislá na tom, co chceš chytat. Čím delší vlny chceš zachytit/vyslat, tím větší potřebuješ anténu (konkrétně délku drátu/spirály). Na UKV stačí pidi. Jenom foton jaksi nemá omezení v tom, že jeho energie není úměrná jeho dosahu (AM se šíří mnohem dál než F.M/VKV). Ještě je tam myslím úměra v tom, že délka antény by měla odpovídat frekvenci (neplatí že co nejdelší = nejlepší příjem) a taky směr drátu (v případě AM) - asi kvůli indukci (nejsem radioamatér, takže o tomhle moc nevím).

S anténama a příjmem různých vysílání je to dost alchymie, protože ne vždycky člověk ví, jaké parametry vysílání má. Co se hodí vzít do úvahy (samozřejmě budu zjednodušovat):

* polarizace = anténa horizontálně, nebo vertikálně (aka směr drátu; většina rádií v ČR vysílá s vertikální polarizací, stejně jako bývalá analogová TV, digitální ve velkých městech má naproti tomu vertikální polarizaci). Aby to nebylo tak jednoduché, satelit má třeba kruhovou polarizaci. Jiným příkladem polarizace je laser (polarizované světlo)

* délka - pro prutovou anténu zanedbatelného průřezu, přibližně čtvrtina vlnové délky toho, co chci přijímat (jedná se o hrubé zjednodušení - je tam tuna dalších předpokladů)

* AM/FM = amplitudová/frekvenční modulace - v podstatě se jedná o úpravu signálu, kdy se nositelem signálu stane jedna ze složek a druhá zůstává konstantní (amplitudová modulace = frekvence ani fáze signálu se nemění; frekvenční modulace = amplituda ani fáze se signálu nemění). Jsou i jiné typy modulací (fázová, pulzní... a tuna dalších)



Nelze říct, že by se AM vlny šířily dál než FM vlny - v tu chvíli nejde o modulaci, ale o frekvenci vln (nebo o vlnovou délku - jedná se o úměrné veličiny). Dlouhovlnné vysílání se obvykle šíří dál (v podmínkách na Zemi) než krátkovlnné. Nicméně i krátkými vlnami lze komunikovat na velké vzdálenosti - používá se při tom odraz od Ionosféry. Opět záleží na frekvenci, která se mění spolu se sluneční aktivitou a dnem/nocí.

Perlička k Ionosféře: nejznámější výzkumný projekt zabývající se Ionosférou - HAARP - se pravidelně stává terčem konspiračních teorií.

Ohřev mikrovlnami jsem teda doteď chápal jako natáčení molekul pomocí střídavého pole, tudíž se natáčí domény, a třetním vzniká teplo. Alespoň si to snad pamatuji dobře ze školy Na druhou stranu, představa magnetronu, který vystřeluje fotony, které se odrážejí od vnitřních stěn a rozkmitávají molekuly jídla/vody, a tím vzniká teplo, je stejně dobře stravitelná.

Mikrovlnka je úžasný nástroj na demonstraci neionizujícícho EM vlnění a moha jeho aspektů mikrovlny, které produkuje magnetron jsou pohlceny látkou a dojde k jejich rozkmitání, přičemž frekvence je vyladěna, aby rozkmitávání fungovalo dobře na vodu (ale samozřejmě funguje i na jiné látky). To se dá probírat dloouho.

Jenže u fotonu je rychlost vždy rovna C. Ano, kdyby mohlo platit, že foton vylétávající s hvězdy letící k nám dostane rychlost C+rychlost hvězdy, a to by změnilo jeho energii/barvu, no problemo na pochopení. Ale takhle to určitě nefunguje.

Ano, světlo (jako všechno EM vlnění) se ve vakuu šíří přibližně 300 000 km/s (nižší rychlostí se ve vakuu pohybovat nemůže - mělo by to velmi zajímavé následky ). Barva světla je dána jeho vlnovou délkou.

Rychlosti se samozřejmě skládají i nadále, ale při rychlostech blízkých rychlosti světla je nutno použít (místo prostého součtu) relativistické skládání rychlostí, což je princip vyplývající ze Speciální teorie relativity (STR) za použití Lorentzových transformací (to jsou ty vzorce, které s oblibou fyzici odvozují v hospodě po 5-10 pivu... osobně to dělám s oblibou taky ).

Samozřejmě obecně princip, kdy pohybující se objekty vnímají frekvenci jinak nějaký čas znám (jeden čas jsem byl v SETI programu, takže o různých posunech frekvencí jsem četl denně).

Yup, jedná se o Rudý posuv (pro vzdalující se objekty) a Modrý posuv (pro přibližující se objekty).

Oba jevy jsou důsledkem tzv. Dopplerova jevu, který funguje i pro zvuk (zdánlivě kolísavá frekvence sirény na vlaku pro stojícího pozorovatele) - ovšem relativistická varianta funguje i pro EM vlnění.

Jaký je konkrétní vztah mezi rychlostí hvězdy, resp. jejím směrem vůči směru emitovaného fotonu, a jeho finální energií. Tudíž, jak pohyb hvězdy změní hybnost fotonu (pokud je jeho energie daná jeho určitou vnitřní oscilací). A pak, jakým způsobem se mu tato energie odebírá kvůli průletu vakuem/kvůli roztahování vesmíru?

Zkus popis Fotoelektrického jevu - velikost kvanta energie (pro EM vlnění energie fotonu) závisí na jeho frekvenci: Energie je rovna násobku frekvence a Plackovy konstanty - když si to dosadíš do rovnic pro Dopplerův jev, dostaneš odpověď na svou otázku: vzdalující se hvězda produkuje směrem k pozorovateli fotony s nižší frekvencí a tedy i energií. Vzhledem k tomu, že hybnost fotonu je přímo úměrná jeho energii, tedy i fotony vyzařované vzdalující se hvězdou budou mít nižší hybnost.

Jasné, já na vysvětlení nespěchám. Mám na to zbytek života. Jenom všechny články, které otevřu, píší pořád jen foton foton foton, tak mám pocit, že pochopit ho od A do Z bude asi docela důležité pro pochopení zbytku.

Tak doufám, že jsi po přečtení o něco blíž Twilight Sparkle approved

ad hybnost: "Hybnost je vektorová veličina, stejně jako rychlost, a má stejný směr. Hybnost tělesa je rovná impulzu síly, který je potřeba na jeho uvedení z klidu do pohybu odpovídající rychlostí; na zastavení je potřeba impulz opačný."
Hvězda letící směrem k nám vystřelí foton s větší silou než když se vzdaluje, tudíž musí jeho vnitřek víc "rozkmitat"? Nechápu to

Easy way hybnost fotonu - frekvence fotonu, jeho hybnost a energie jsou závislé veličiny.