Masa fotona

Posebna in splošna teorija relativnosti
Odgovori
Uporabniški avatar
vojko
Prispevkov: 11593
Pridružen: 29.5.2004 15:18
Kraj: LIMBUŠ
Kontakt:

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a vojko »

GJ napisal/-a:
Rozman napisal/-a:
Satelit pošlje svojo lokacijo in svoj čas tvojemu sprejemniku. Iz časovnega zamika in svetlobne hitrosti izračuna razdaljo do satelita
GJ, Aniviller natanko tako. Natančen izračun se v GPS dala iz aproksimacij referenčne točke na zemlji in vozilom. V izračunu lokacije ni nikjer sprogramirana zakonitost teorije relativnosti. Sicer pa so hitrosti satelitov glede na točko na zemlji tako majhne, da so izračunane vrednosti glede na teorijo relativnosti pod vrednostmi, ki jih ima točnost ure in ostali dejavniki, ki vplivajo na točnost izračuna lokacije.
A si sploh prebral moj link, ki točno opisuje napako, ki se jo da točno izračunati z ustreznim znanjem relativnostne teorije?

NE NISI!

Natančnost lociranja GPSa naj bi bila okoli 15m, oziroma če to pretvoriva v čas, ki ga potrebuje svetloba za to razdaljo, znaša 50ns (nano sekund).
Časi, ki jih uporablja GPS sistem morajo torej biti korigirani znotraj 50ns, če želimo imeti ustrezno natančnost sistema!
Skupna časovna napaka atomske ure na satelitu, ki je posledica relativnostne teorije torej zaradi hitrosti kroženja in gravitacije je 38us dnevno.
Torej 38us dnevno ustreza napaki GPS sistema za okroglih 11Km.

Če računaš po podatkih iz linka za koliko bo ura počasnejša na dan zaradi kroženja, dobiš ven 7us.
Če računaš po podatkih iz linka za koliko bo ura hitrejša na dan zaradi manjše gravitacije, dobiš ven 45us.
Skupaj torej 38 mikro sekund, ki so za g. Rozmana neopazne, opazne pa so na GPS sistemu, kjer ta čas pomeni napako 11000 metrov.
V izračunu vrednosti pozicije se torej s pomočjo relativističnih enačb neprestano (sprotno) popravlja čas posamezne ure satelita GPS sistema, ki je potreben za točen izračun iskane pozicije.

Lep dan...
Vsak normalen oponent bi moral po tej res briljantni 'tour de force" STR odnehati... ampak, prepričan sem, da bo Rozman še kar vztrajal. Sklep je na dlani...:lol:

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

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Razprava je zašla na gostilniški nivo, zato kratek povzetek (ne)vpliva teorije relativnosti na GPS navigacijo.

PTR: V posebni teoriji relativnosti vedno opazujemo pojave iz enega v drug sistem opazovanja. V primeru GPS navigacije sta sistema opazovanja satelit ter GPS sprejemnik. Ker se hitrost med GPS sprejemnikom in satelitom stalno spreminja, bi za potrebe sinhronizacije ur med njima po PTR morali stalno spreminjati hitrost teka časa na satelitu. Tako dinamično usklajevanje časa na satelitu tudi teoretično ni izvedljivo ker nimamo privilegiranega GPS sprejemnika na Zemlji.

STR: Sistem sinhronizira ure na satelitu in na Zemlji, ob tem pa se ne ugotavlja, ali bi sinhronizacija potekala drugače, če ne bi bilo gravitacije.

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

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

PTR: V posebni teoriji relativnosti vedno opazujemo pojave iz enega v drug sistem opazovanja. V primeru GPS navigacije sta sistema opazovanja satelit ter GPS sprejemnik. Ker se hitrost med GPS sprejemnikom in satelitom stalno spreminja, bi za potrebe sinhronizacije ur med njima po PTR morali stalno spreminjati hitrost teka časa na satelitu. Tako dinamično usklajevanje časa na satelitu tudi teoretično ni izvedljivo ker nimamo privilegiranega GPS sprejemnika na Zemlji.
Zakaj bi bil pa to problem? Če ti ne znaš izračunat še ne pomeni da se ne da. Sateliti imajo določene orbite, in ob vsakem trenutku poznajo položaje vseh ostalih satelitov. Te se da vedno določit iz Keplerjevih enačb, z dodatnimi popravki zato ker zemljino gravitacijsko polje ni čisto enakomerno. Spreminjajoce se medsebojne hitrosti lahko torej sproti kompenzirajo s korekcijo urnega signala. Mogoče smo se narobe razumeli: sateliti med seboj sinhronizirajo ure in položaje s tem da upoštevajo teorijo relativnosti, in s tem preprečijo, da bi ure tekle povsem narobe. Sprejemnik je pa pasiven: on samo meri razdalje do satelitov s pomočjo časovnih zamikov. Brez relativnostne teorije bi tvoj sprejemnik dobil urne signale iz satelitov, ki bi bili totalno raztreseni.

S sinhronizacijo bi napakam, do katerih bi prislo, če ne bi upošteval PTR, zelo težko sledil. Sinhronizacija ur z globalnim signalom tudi ni enostavna, saj moraš že v tem primeru upoštevat zamike zaradi razdalj. Sateiiti morajo čim dlje vzdrževat sinhronizacijo sami po sebi brez vodilnega signala.

Sicer pa sem opazil, da nisi nič komentiral tega, da tvoj GPS sprejemnik stalno meri hitrost svetlobe iz gibajočega se vira (ne glede na to kako sateliti umerjajo svoje ure je to vedno res). Sklepam, da sprejemaš, da tvoja trditev, da to ni izmerjeno, ni pravilna.

zbe
Prispevkov: 49
Pridružen: 14.12.2008 11:13

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a zbe »

Rozman, gostilniske debate so ponavadi (iz mojih izkusenj) bolj produktivne kot tvoje nenehno natolcevanje stokrat predelanih debat. :mrgreen:

roberto11
Prispevkov: 1022
Pridružen: 17.11.2008 9:01
Kraj: Dolenjska

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a roberto11 »

Rozman napisal/-a:Razprava je zašla na gostilniški nivo, zato kratek povzetek (ne)vpliva teorije relativnosti na GPS navigacijo.
Vse lepo piše v tisti povezavi, ki sem jo navedel, samo problem je, ker nočeš videti dejstev in na vsak način hočeš, da svet deluje po tvojih prepričanjih. :)
Vendar kljub vsemu GPS sistem ne bi bil praktično uporaben, če ne bile vanj vključene in upoštevane, ideje do katerih je sam zgolj na papirju, prišel nek modrec že davnega leta 1905. Seveda gre za slavnega Alberta Einsteina in njegovo teorijo relativnosti. Einsteinove ideje, zapisane v enačbah o teoriji relativnosti, so bile v začetku 20. stoletja sprejete s precejšnim neodobravanjem. V tistem času Einsteinovih napovedi ni bilo mogoče niti preveriti, saj eksperimentalna znanost še ni bila dovolj razvita da bi lahko izmerila majcene deviacije. Danes pa GPS sistem ne bi deloval pravilno, če ne bi upošteval Einsteinovih enačb. Torej če ne bi že kdo prej (Einstein) odkril teorije relativnosti, bi jo prav gotovo odkrili, takoj ko bi vzpostavili sistem GPS in bi spoznali da ne deluje.

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

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Sateliti imajo določene orbite, in ob vsakem trenutku poznajo položaje vseh ostalih satelitov. Spreminjajoče se medsebojne hitrosti torej sproti kompenzirajo.

Aniviller, res je. Dosledna sinhronizacija med sateliti je potrebna tudi v Newtonovem sistemu. Zamisliva si, da so sateliti sinhronizirani v Newtonovem sistemu in poglejva, kakšna bi bila razlika do PTR.
Brez relativnostne teorije bi tvoj sprejemnik dobil urne signale iz satelitov, ki bi bili totalno raztreseni
Razlika med PTR in Newtonovim sistemom je zgolj v za malenkost spremenjenem merilu, s katerim merimo razdaljo med sateliti. Spremenjeno merilo pa ne vpliva na delovanje sistema.
da nisi nič komentiral tega, da tvoj GPS sprejemnik stalno meri hitrost svetlobe iz gibajočega se vira
Satelit ne ve niti lokacije mojega GPS sprejemnika niti medsebojne hitrosti med satelitom in GPS sprejemnikom, zato se ne more prilagajati niti na medsebojno hitrost niti na razdaljo med GPS sprejemnikom in satelitom. To obenem pomeni, da bi le GPS sprejemnik lahko meril hitrost svetlobe, ker pozna lokacije satelitov, pa je ne.

V GPS so ta problem rešili zelo pragmatično. Preverili so delovanje GPS v različnih primerih in satelite umerjali toliko časa, da kar najbolj pravilno pokažejo lokacijo. Pri tem pa se ne obremenjujejo z raznimi 'merili', PTR in podobnim.

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

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

Aniviller, res je. Dosledna sinhronizacija med sateliti je potrebna tudi v Newtonovem sistemu. Zamisliva si, da so sateliti sinhronizirani v Newtonovem sistemu in poglejva, kakšna bi bila razlika do PTR.
Po Newtonu bi vse ure tekle enako hitro in bi jih umeril enkrat za vselej (ali vsaj za precej dolgo casa) in potem bi atomske ure ze ohranjale sinhron tek časa. Ampak zaradi relativnosti to ni res, in se ure MED SATELITI razhajajo, če ni kompenzacije.
Razlika med PTR in Newtonovim sistemom je zgolj v za malenkost spremenjenem merilu, s katerim merimo razdaljo med sateliti. Spremenjeno merilo pa ne vpliva na delovanje sistema.
Očitno res ne več za kaj se gre. Ne gre se za merilo ampak za to, da po par minutah ure na različnih satelitih ne bi več kazale istega časa, kar je potem popolnoma neuporabno za navigacijo. Bistvo je, da ure na vseh satelitih merijo isti čas: samo v tem primeru lahko iz časa tvoj sprejemnik sklepa o razdalji.
Satelit ne ve niti lokacije mojega GPS sprejemnika niti medsebojne hitrosti med satelitom in GPS sprejemnikom, zato se ne more prilagajati niti na medsebojno hitrost niti na razdaljo med GPS sprejemnikom in satelitom.
Seveda ne ve, saj GPS je pasiven sistem, ti samo poslusas kaj ti sateliti sporocajo. Prilagajanje PTR ni misljeno zaradi hitrosti satelita glede na sprejemnik - prilagajanje je za ohranjanje sinhronosti ur MED SATELITI.
To obenem pomeni, da bi le GPS sprejemnik lahko meril hitrost svetlobe, ker pozna lokacije satelitov, pa je ne.
Sprejemnik ve lokacije satelitov in čase satelitov: to mu satelit sporoči v GPS signalu! Ker sprejemnik pozna čas ko je satelit sporočilo oddal, lahko iz časa potovanja signala izračuna razdaljo do satelita preko x=c*t. Ker pozna lokacijo satelita, lahko iz tega sklepa o svojem polozaju. Iz 3 (oziroma raje 4) satelitov potem dobi dovolj podatkov, da določi svojo točno lokacijo.

Sateliti se gibljejo glede na sprejemnik (ne glede na to kje si) precej hitro. Če bi ti imel prav, in bi hitrost svetlobe bila odvisna od hitrosti vira, potem bi GPS sprejemnik naredil napako pri določanju razdalje do satelita (ker po tvoje x=c*t ni res), in bi položaj določil narobe! Iz tega, da navigacija deluje, direktno sledi, da je predpostavka x=c*t pravilna, in s tem si izmeril hitrost svetlobe iz gibajocega vira, točno to kar ti hočeš izmerit. To, da je račun izveden v obratno smer, ni pomembno. Z istim signalom lahko izvedes racun v obratni smeri brez bistvenih sprememb. Če privzameš, da svojo lokacijo poznaš, lokacije satelitov in časovne zamike pa dobiš prek GPS signala, lahko iz istega signala računaš hitrost po c=x/t.

roberto11
Prispevkov: 1022
Pridružen: 17.11.2008 9:01
Kraj: Dolenjska

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a roberto11 »

Rozman napisal/-a:Aniviller, res je. Dosledna sinhronizacija med sateliti je potrebna tudi v Newtonovem sistemu. Zamisliva si, da so sateliti sinhronizirani v Newtonovem sistemu in poglejva, kakšna bi bila razlika do PTR.
GPS sateliti krožijo v svojih orbitah s hitrostjo 3900 m/s. Zaradi efekta relativnosti vsak dan ure na GPS satelitih za 0.000007 sekunde zaostanejo za urami na Zemlji. To se sliši malo, ampak brez upoštevanja te napake, bi dnevna napaka v poziciji znašala kar 2.1 kilometra na dan oz. 1.5 m na minuto [s=c*t=3*10^8 m/s * 7*10^-6 s = 2100 m / 24 h].
V resnici v primeru GPS satelitov močno prevlada efekt oddaljenosti od masivnega telesa. Prej sem vam omenil da se zaradi relativističnega efekta hitrosti GPS satelitom čas dnevno skrajša za 0.000007 sekunde. Vpliv Zemljine mase pa podaljša čas dnevno za 0.000045 sekunde. Torej se zaenkrat še vedno bolj splača živeti na Zemlji, saj ste na ta način vsak dan “kar” za 0.000038 sekunde mlajši od GPS satelitov. Neupoštevanje vpliva Zemljine mase oz. gravitacije pa bi na dan GPS sistemu prineslo kar 13.5 km napake oz. 9.4 m napake na minuto!

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14584
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a shrink »

zbe napisal/-a:Rozman, gostilniske debate so ponavadi (iz mojih izkusenj) bolj produktivne kot tvoje nenehno natolcevanje stokrat predelanih debat. :mrgreen:
Tako je: ampak tokrat Rozmana ne daje amnezija in se zaveda, da ne sprašuje prvič o relativističnih korekcijah pri GPS, ker se prav dobro spomni poljudnega teksta (EPP mu pravi :lol: ), ki sem mu ga nekoč namenil. :lol:

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

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a Rozman »

Aniviller, najprej rešiva prvo vprašanje.
… se ure MED SATELITI razhajajo, če ni kompenzacije … Bistvo je, da ure na vseh satelitih merijo isti čas: samo v tem primeru lahko iz časa tvoj sprejemnik sklepa o razdalji. … Prilagajanje PTR ni mišljeno zaradi hitrosti satelita glede na sprejemnik - prilagajanje je za ohranjanje sinhronosti ur MED SATELITI.
Potek časa na satelitih, če te prav razumem, usklajujemo zato, da bi čas na vseh satelitih tekel sinhrono, ne glede na hitrosti satelitov. Medsebojna hitrost med sateliti se stalno spreminja.

Ko iz enega satelita gledamo na ostale satelite, je na drugih satelitih čase možno po PTR uskladiti s tem satelitom. Ko se preselimo na drug satelit, ima le ta čisto druge hitrosti do ostalih satelitov, kar zahteva drugačno korekcijo časa na ostalih satelitih. Pomeni, da bi morali hkrati na vsakem satelitu kot posledica PTR korigirati potek časa na toliko različnih načinov, kolikor imamo satelitov. To pa je protislovno.

LUKEC
Prispevkov: 542
Pridružen: 3.8.2010 17:55

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a LUKEC »

Elektromagnetno valovanje so fotoni.

Uporabniški avatar
vojko
Prispevkov: 11593
Pridružen: 29.5.2004 15:18
Kraj: LIMBUŠ
Kontakt:

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a vojko »

LUKEC napisal/-a:Elektromagnetno valovanje so fotoni.
Zdaj je vse jasno... :lol: Aniviller, pojma nimaš... :lol: :lol:

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14584
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a shrink »

LUKEC napisal/-a:Elektromagnetno valovanje so fotoni.
V nekvantni elektrodinamiki niti približno.

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

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a Aniviller »


LUKEC
Prispevkov: 542
Pridružen: 3.8.2010 17:55

Re: Masa fotona

Odgovor Napisal/-a LUKEC »

LUKEC napisal/-a:Elektromagnetno valovanje so fotoni.
Tako so nas učili pri Moderni fiziki, ki se opira na knjigo Concepts of modern physics- Arthur Beisser.
Pa prebutajte mojega profesorja. :D

Odgovori