Spektralna črta ne bi smela biti opazna, pa je !

Astronomija, zvezde, planeti...
mirko
Prispevkov: 483
Pridružen: 1.9.2004 13:38

Odgovor Napisal/-a mirko »

Kakorkoli že govorimo o hitrosti, v tem primeru posebne teorije relativnosti ne spravimo v zadrego. Ta bi nastala, če bi foton sam preletel v sekundi več kot 300.000 km, kar pa za ta primer ne velja.

Roman
Prispevkov: 6600
Pridružen: 21.10.2003 8:03

Odgovor Napisal/-a Roman »

Rozman napisal/-a:Ne glede na to, koliko k celotni ustvarjeni razdalji prispeva foton, koliko pa svetilo, je hitrost svetlobe glede na svetilo 400.000 km/s. V tem tvojem primeru se svetloba glede na svetilo giblje hitreje kot s hitrostjo c. LP FR
No, v resnici je 400.000 km/s razlika dveh hitrosti glede na opazovalca, ki izmeri tako 300.000 km/s kakor 100.000 km/s, to pa ni "glede na svetilo". Če želiš izmeriti hitrost fotona glede na svetilo, jo moraš meriti iz svetila, ne pa od drugod.

Rozman
Prispevkov: 1519
Pridružen: 6.10.2005 14:50
Kraj: Tržič
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Mirko, Roman, predlagam se da najprej poenotimo o pojmu hitrosti v nekem sistemu opazovanja.

Hitrost (v nekem sistemu opazovanja) je sprememba razdalje med opazovanima točkama (kot jo opazimo v izbranem sistemu opazovanja) v času (kot ga zaznavam v tem sistemu opazovanja). Pri tem sploh ni pomemben vzrok, kako je nastala razdalja (npr. med fotonom in svetilom).

Podlagam, da podasta še svoji definiciji hitrosti, potem pa nadaljujemo z oceno, kakšna je hitrost med fotonom in svetom v sistemu opazovanja svetila. LP FR

mirko
Prispevkov: 483
Pridružen: 1.9.2004 13:38

Odgovor Napisal/-a mirko »

Rozman, bojim se, da bi bil natančen opis moje definicije predolg. Mogoče bi bil lahko krajši, vendar potem ne bi bil dovolj natančen. Sicer pa glede na tvoje poste mislim, da ti je moja definicija pravzaprav jasna. V nasprotnem mi opiši, zakaj si česa ne moreš enoumno predstavljati in ti bom poskusil pojasniti. Zaenkrat mislim, da je tudi meni tvoja definicija zadosti jasna in lahko nadaljuješ z oceno.

Roman, res imam nekoliko slabo vest zaradi "hitrosti glede na", še posebej potem, ko sem izraz v smislu "hitrost točke A glede na točko B" uporabljal namesto "sprememba razdalje med točko A in točko B v enoti časa v sistemu, kjer točka C miruje". Je pač res, da v vseh učbenikih hitrost pripišejo posamezni točki in ob tem navajajo opazovalni sistem, v kolikor ni sam po sebi umeven.

Včasih je neverjeten problem delati po sistemu "najprej si postavimo definicije in nato obravnavajmo problem", ker pogosto šele po kompleksnosti problema vidimo, kako jasne definicije so potrebne. Pravzaprav v fazi študija pogosto ne zaznamo pomena definicij, preden ne zaznamo kompleksnosti problema. Posebej še pri PTR, kjer "sprememba razdalje med točko A in točko B v enoti časa v sistemu, kjer točka C miruje" ni isto kot "velikost hitrosti točke A v sistemu, kjer točka B miruje".

Zaradi tega je koristno, če splošno sprejete definicije poznamo, čeprav mogoče ni čisto na mestu, če nepoznavanje le-teh razmišljajočemu očitamo. Razmišljanje namreč vodi do novih idej, te pa med drugim lahko tudi do novih definicij. Med čakanjem v koloni proti morju bi naprimer lahko vpeljal počasnost p = t/s, če ne bi vedel, da pravzaprav gre za obratno vrednost hitrosti.

Rozman
Prispevkov: 1519
Pridružen: 6.10.2005 14:50
Kraj: Tržič
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Mirko, ali so nama definicije hitrosti jasne, bova hitro opazila na naslednji oceni hitrosti:
Najprej obnoviva opis sistema: O - točka, kjer je bil izsevan foton, Svetilo (se giblje 100 km/s v desno glede na točko O), Foton (odleti levo glede na točko O)
Sedem na Svetilo in opazujem hitrost Fotona glede na svetilo.
A - Tebe razumem, da se med fotonom in svetilom v eni sekundi ustvari razdalja 400.000 km, kar pomeni da ima foton glede na svetilo večjo hitrost od svetlobne hitrosti (A na sliki 10.15)
B - Sam sem prepričan, da se foton odmakne od svetila v eni sekundi za 300.000 km, torej ima foton gledano iz svetilo natanko svetlobno hitrost (B na sliki 10.15). A ali B ???

mirko
Prispevkov: 483
Pridružen: 1.9.2004 13:38

Odgovor Napisal/-a mirko »

Najprej obnoviva opis sistema: O - točka, kjer je bil izsevan foton, Svetilo (se giblje 100 km/s v desno glede na točko O), Foton (odleti levo glede na točko O)
Sedem na Svetilo in opazujem hitrost Fotona glede na svetilo.
A - Tebe razumem, da se med fotonom in svetilom v eni sekundi ustvari razdalja 400.000 km, kar pomeni da ima foton glede na svetilo večjo hitrost od svetlobne hitrosti (A na sliki 10.15)
B - Sam sem prepričan, da se foton odmakne od svetila v eni sekundi za 300.000 km, torej ima foton gledano iz svetilo natanko svetlobno hitrost (B na sliki 10.15). A ali B ???
Prevajam tvoj jezik v mojega: Sem opazovalec v opazovalnem sistemu O, v njem je točka O, ki miruje (recimo da jaz sedim na točki). Tej točki rečem izhodišče. Opazim svetilo, ki vsako sekundo prepotuje 100.000 km in pravim , da ima hitrost 100.000km/s. Opazim tudi fotona, ki imata hitrost 300.000 km/s. Opazim pa tudi, da se med enim fotonom in svetilom razdalja vsako sekundo poveča za 400.000 km, med drugim fotonom in svetilom pa za 200.000 km in pravim, da ima prvi foton hitrost glede na svetilo 400.00km/s, drugi foton pa hitrost glede na svetilo 200.000km. Opozarjam te, da je izraz "hitrost glede na" povsem moja interna iznajdba, zaradi katere imam že precej slabo vest. Za ostale stvari se mi zdi, da so v skladu s tem, kar najdeš v učbenikih. Učbeniki običajno ne uporabljajo izraza "hitrost fotona glede na svetilo", ampak ostajajo pri tem, koliko se razdalja med fotonom in svetilom spremeni v časovni enoti.

Nato sedem na svetilo. V mojem jeziku ne morem več reči, da sem še vedno opazovalec v sistemu O. Zdaj sem opazovalec v drugem sistemu O', v katerem miruje svetilo. V mojem jeziku rečem, da opazujem hitrost fotona. Dodatek "glede na svetilo" je popolnoma odveč, saj svetilo miruje.

Torej prestavil sem se iz enega opazovalnega sistema v drugega, uporabiti moram neko transformacijo. Tukaj te opozarjam na naslednje: Recimo, da sediš v točki A, ki miruje. Vidiš točko B, ki ima hitrost 2m/s, in vidiš točko C, ki ima hitrost 5m/s. V mojem jeziku potem pravim, da se točka C giblje glede na točko B s hitrostjo 3m/s. Zdaj sedeš v točko B in vidiš, da ima točka C prav tako hitrost 3m/s. Pozor: rezultat 3m/s sem dobil v dveh popolnoma različnih primerih: enkrat sem iz točke A opazoval za koliko se razdalja med C in B poveča vsako sekundo, drugič pa sem iz točke B opazoval, kakšno razdaljo preleti točka C v eni sekundi.

Če bi bile zgoraj navedene hitrosti znatni del svetlobne ali celo svetlobna, pa rezultat ne bi bil več enak.
Zato pravim: v opazovalnem sistemu, v katerem svetilo ne miruje, je hitrost fotonov 300.000km/s, hitrost svetila je 100.000km/s, razdalja med fotonom in svetilom pa se vsako sekundo poveča za 400.000m/s.
V opazovalnem sistemu, v katerem svetilo miruje, pa je hitrost fotonov prav tako 300.000km/s, čeprav bi po logiki tistega primera s hitrostmi do 5m/s moral dobiti za en foton 400.000km/s.
Gre za to, da nam je za prehode med opazovalnimi sistemi izkustveno blizu Galilejeva transformacija: v' = v -v0 = 5 -2 = 3
Po PTR pa je za prehode med opazovalnimi sistemi treba uporabiti Lorentzovo transformacijo: v' = (v-vo)/(1-vo*v/c^2) = 3/(1-10/9*10^16) = 3 do najmanj petnajste decimalke, torej praktično isto kot nam bližja Galilejeva transformacija.
Torej, z uporabo Galilejeve transformacije namesto Lorentzove delamo pri velikostih reda m/s napako, ki se pozna nekje na petnajsti decimalki.
Kaj pa v našem primeru, ko smo v prvem opazovalnem sistemu imeli svetilo s hitrostjo 100.000 km/s in dva fotona s 300.000 km/s, potem pa smo šli v opazovalni sistem, kjer svetilo miruje? Z uporabo Galilejeve transformacije namesto Lorentzove za foton dobimo 400.000 km namesto 300.000km! Napaka je kar 33%.

Upam, da sem s tem dovolj jasno utemeljil, zakaj je tudi moj odgovor na tvoje vprašanje B, hkrati pa ostajam pri trditvi, da se v opazovalnem sistemu, kjer se svetilo giblje s 100.000km/s, foton prav tako giblje s 300.00km/s, razdalja med fotonom in svetilom pa se vsako sekundo poveča za 400.000km.

Rozman
Prispevkov: 1519
Pridružen: 6.10.2005 14:50
Kraj: Tržič
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Za začetek zelo na kratko obnovim tvoje mnenje. Glejva le relativistični pogled:
- Pogled na dogajanje iz točke O tvojega opisa kaže A varianta slike 10.15.
- Isto dogajanje, opazovano iz svetila kaže B varianta te slike.
Dogaja se podobno, kot če nek predmet opazujem v skrivljenem ogledalu. Slika se spreminja; v primeru ogledala s spremembo zornega kota, v primeru relativnosti s spremembo sistema opazovanja.


Sedaj sprašujem naprej: Opciji A in B na sliki 10.15 se razlikujeta po tem, da ima opcija B skupna središča krogov, opcija A pa ima zamaknjena središča krogov. Lorenzeva transformacija lahko razpotegne kroge v elipse, ni pa sposobna zamakniti središč krogov/elips. Posledično tudi PTR ni sposobna napraviti transformacije med opcijama na slik 10.15 zato:
- Ker PTR na zna zamakniti središč krogov
- Ker ob prehodu med opcijama na sliki 10.15 ne gre za preslikavo kroga v elipso, ampak za premik središča kroga brez deformacije kroga, česar pa Lorenzova transformacija sploh ne omogoča. LP FR
Opciji A in B nista preslikavi ene v drugo na osnovi PTR, zato ne morem privzeti tvoje razlage, dokler je dodatno ne osvetliš. LP FR

mirko
Prispevkov: 483
Pridružen: 1.9.2004 13:38

Odgovor Napisal/-a mirko »

Sedaj sprašujem naprej: Opciji A in B na sliki 10.15 se razlikujeta po tem, da ima opcija B skupna središča krogov, opcija A pa ima zamaknjena središča krogov. Lorenzeva transformacija lahko razpotegne kroge v elipse, ni pa sposobna zamakniti središč krogov/elips. Posledično tudi PTR ni sposobna napraviti transformacije med opcijama na slik 10.15 zato:
- Ker PTR na zna zamakniti središč krogov
- Ker ob prehodu med opcijama na sliki 10.15 ne gre za preslikavo kroga v elipso, ampak za premik središča kroga brez deformacije kroga, česar pa Lorenzova transformacija sploh ne omogoča. LP FR
Opciji A in B nista preslikavi ene v drugo na osnovi PTR, zato ne morem privzeti tvoje razlage, dokler je dodatno ne osvetliš. LP FR
- Lorentzova transformacija zamakne središča krogov (saj jih tudi Galilejeva)
- Elips ne dobiš zato, ker opazuješ valovno čelo fotona, ki ima svetlobno hitrost.

Da je s tem vse v redu, si dokažeš z nekaj matematike:
Enačba valovnega čela, ki je bilo sproženo v trenutku t=0 je

x^2 + y^2 = (c*t)^2 in se z L.t. preslika v x'^2 + y'^2 = (c*t')^2

Enačba valovnega čela, ki je bilo sproženo v trenutku t=to, je

x^2 + y^2 = (c*(t-to))^2 in se z L.t. preslika v

(x' - v*to*gama)^2 + y'^2 = (c*(t'-to*gama))^2

To ni nič drugega kot enačba valovnega čela iz prvega opazovalnega sistema, premaknjenega po x osi za v*to*gama in sproženega v času to*gama.

Torej, tisto kar vidiš kot sliko B v opazovalnem sistemu, kjer svetilo miruje v času to, vidiš kot sliko A v opazovalnem sistemu, kjer se svetilo giblje v času to*gama.

Rozman
Prispevkov: 1519
Pridružen: 6.10.2005 14:50
Kraj: Tržič
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Mirko najin dialog mi odpira nova obzorja. Pa k stvari. Tu ni mesto enačb zato naj zgolj z opisom matematičnega postopka skušam pojasniti, zakaj niti Galilejeva niti PTR transformacija ne omogoča preslikave med sistemoma A in B na sliki 10.15.

Prvič: Vzemi nekaj točk na enem krogu enega od sistemov (A ali B slika 10.15) in jih po enačbah relativnosti, ki jih navajaš, preslikaj v 'krog' drugega sistema. Opazil boš, da kroga v drug sistemom opazovanja ne moreš preslikati v krog. Iz kroga vedno dobiš elipso. Zato seveda ni možno na A in B strani risati krogov. Elipsa pa niti na A niti na B strani ne paše v kontekst.

Drugič: Izberem tri koncentrične kroge modela B kot izhodišče. Ko se v primeru Galileja preselim drug sistem opazovanja, opazim le drugačno hitrost teh krogov, krogi pa ostanejo enaki s skupnim srdščem. Po PTR transformaciji iz enega sistema v drugega se spremeni hitrost krogov (malo manj kot po Galileju) obenem pa se krogi preslikajo v elipse s skupnim središčem. Tako pravi matematika, ki jo navajaš.

Nekdo v točki O stvari mogoče res vidi drugače (model A), vendar tega na osnovi omenjenih transformacij ne moremo opaziti. Lorenzova transformacija te preslikave ne nudi. LP FR
.

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14610
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Odgovor Napisal/-a shrink »

mirko:

Še ena razlaga, ki zelo nazorno (predvsem prvi file) razloži relativistični Dopplerjev pojav in je povsem v skladu s tvojimi opisi:

http://www.phys.ufl.edu/~rfield/PHY3063 ... er1_17.pdf

http://www.phys.ufl.edu/~rfield/PHY3063 ... er1_18.pdf

http://www.phys.ufl.edu/~rfield/PHY3063 ... er1_19.pdf

mirko
Prispevkov: 483
Pridružen: 1.9.2004 13:38

Odgovor Napisal/-a mirko »

Shrink, hvala.
Rozman, tvoj problem z elipsami je v tem, da se pri Lorentzovi transformaciji za razliko od Galilejeve transformira tudi čas, zato pride do velike razlike, če transformiraš mirujoč krog, ali pa krog, ki se mu radij veča sorazmerno s časom, pri čemer je sorazmernostni faktor svetlobna hitrost. Lorentzova transformacija mirujočega kroga pa je res premikajoča elipsa (ne bom težil z enačbami).
Skratka, elipse te motijo zato, ker posplošuješ rezultate, ki jih Lorentzova transformacija da v posebnih primerih.

Uporabniški avatar
Japi
Prispevkov: 230
Pridružen: 16.4.2004 17:17

Odgovor Napisal/-a Japi »

Mirko in shrink:

Občudujem vajin trud in vztrajnost razložiti relativnost.

Rozman:

mislim, da je ovira pri tvojem razumevanju omenjenega pojava v tem, da pojav obravnavaš vseskozi iz perspektive tretjega opazovalca, zato se ti pojavijo neskladja, ko se prestaviš v lastni sistem svetila ali fotona... Pri prehodi med opazovalnimi sistemi moraš upoštevat Lorentzovo transformacijo, ki je zelo jasno navodilo, kako lahko "skačeš" med opazovalnimi sistemi. Lastni sistem je tu mišljena točka oz. perspektiva, na katero "se postaviš" in gledaš dogajanje vseh ostalih pojavov. Ne pozabi na dejstvo, da je hitrost svetlobe v vseh sistemih konstanta! Na papirju lahko zelo enostavno pokažeš, da to ni res, v praksi pa je hitrost svetlobe pač lastnost samega prostora, ki jo "na papirju" lahko zelo hitro zanemariš.

Me pa zanima na to temo nekaj drugega. Svetloba je pač EM valovanje, kar pomeni, da je vsaj za mirujočega opazovalca valovanje - časovno odvisno. Kako pa izgleda to valovanje iz perspektive fotona? Če je "stanje" fotona časovno odvisno (mislim na EM odvisnost), potem foton verjetno ni "zamrznjen" v svojem lastnem sistemu in iz tega lahko sklepam da svetlobna hitrost ni najvišja? Ali je EM valovanje le odgovor prostora na obstoj brezmasnega delca? Hm...

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

V lastnem sistemu fotona je vse staticno, tudi EM polje, ker jezdis na valu, disperzije pa v vakuumu ni (torej se oblika valov ohranja). Ce smo natancni, takega sistema sploh ne smes uvesti. Zato tudi ne obstaja "lastna" frekvenca/energija fotona, ker enostavno ni sistema v katerem bi foton miroval.
Lahko si pa vseeno sistem fotona interpretiras kot limitni primer tako, da foton ne dozivlja casa (v tem sistemu bi bila tudi frekvenca fotona 0), vidi pa samo eno prostorsko dimenzijo (smer gibanja).

Rozman
Prispevkov: 1519
Pridružen: 6.10.2005 14:50
Kraj: Tržič
Kontakt:

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Shrink, govorimo drug mimo drugega, zato moramo vprašanje zožiti in poenostaviti, kar bom skušal napraviti v nadaljevanju.
Mirko, problem je v tem, da čas ni vektor, ki bi tekel različno hitro v različne prostorske strani. Kako teorija relativnosti pride v protislovje prikazuje shema na sliki 10.16 ( http://www.anti-energija.com/svetloba.pdf ). Zgornji del slike kaže svetilo in eno valovno fronto svetlobe, kot jo opazi mirujoči opazovalec. V nadaljevanju opazovalca pospešimo tako, da doseže veliko hitrost v smeri svetila, kot to kaže spodnji del slike 10.16. Na frontni črti svetlobnega valovanja izberem in označim nekaj točk in jim skladno z Lorenzevo transformacijo oziroma zakonitostmi PTR določim oddaljenost od hitro gibajočega se opazovalca. Opazim, da točke ne ležijo več na krožnici ampak na elipsi, kot opažaš tudi ti. Razdalja v smeri gibanja opazovalca se skrajša, prečna razdalja pa ostane enaka. Pri opisu čas ni pomemben, ker čas ni vektor, ki bi tekel različno hitro v razlčnih prostorskih razsežnostih.
Gibajoči opazovalec opaža, da se svetloba od svetila ne giblje enako hitro v vseh smereh. Svetloba se v smeri približevanja in oddaljevanja se giblje dokaj počasi v odnosu na gibanje svetlobe v prečni smeri. Japi, opisan primer je najenostavnejši primer projekcij, kjer sem ves čas v koži opazovalca, tako da so izključeni vsi tvoji očitki. Je pa zelo zanimivo tvoje drugo vprašanje. Aniviller, Japi predlagam, da se ga lotimo kasneje, da ne bi preveč razširili teme, ki nam že tako ali tako vsake toliko časa pobegne iz okvirov.

Time-out – druščina jutri zjutraj odpotujem v širni svet kjer ni interneta in se vračam v drugi polovici julija. Do takrat nasvidenje. LP FR

mirko
Prispevkov: 483
Pridružen: 1.9.2004 13:38

Odgovor Napisal/-a mirko »

Pri opisu čas ni pomemben, ker čas ni vektor, ki bi tekel različno hitro v razlčnih prostorskih razsežnostih.
Privzetek, da pri opisu čas ni pomemben, je zgolj in samo tvoj, za Lorentzovo transformacijo pa je še kako pomemben. Samo za ilustracijo: v enem sistemu opaziš, da sta se dve lučki na dveh različnih mestih (ki pa sta od tebe enako oddaljeni) prižgali istočasno, ko pa to opazuješ v drugegem opazovalnem sistemu, (ki se giblje po simetrali, tako da sta obe lučki spet ves čas enako oddaljeni) vidiš zakasnitev. In obratno: to, kar v drugem sistemu vidiš kot sliko v nekem trenutku, ima svoj izvor v dogodkih, ki se v prvem opazovalnem sistemu niso zgodili istočasno.
Čas sploh ni vektor. Za razliko od Galilejeve transformacije ga Lorentzova transformacija tudi ne obravnava kot zunanji parameter, ampak je podvržen transformaciji.

Odgovori