Fotoninen eteneminen poispäin maailmankaikkeudessa

[Lauri Kangas]

Jos fotonilla ei ole massaa, niin miksi se taipuu gravitaatiokentässä ?

Massiivisen kappaleen lähellä avaruus kaareutuu samalla tavalla kuin kumikalvo jonka keskellä on painava kuula. Kun "valonsäde" laitetaan kulkemaan suoraviivaista reittiä tällaista kalvoa pitkin, se kaareutuu kuopan suuntaan. Jos kappale ei ole liian massiivinen (=kuoppa ei ole liian syvä), valo ei putoa kuoppaan vaan jatkaa matkaansa suuntaa muuttaneena.

[Timo Kantola]

Kysymys lienee tästä
http://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_radiometer

Kaizu

Joo , just toi. Eikä näköjään kyse ollut fotonien törmäysenergiasta.

[Kaizu]

Jos ei ole havaittu fotonia, joka liikkuu muutoin kuin valonnopeudella tarkoittanee tyhjiössä. Erillaisissa valiaineissa fotoni voi hidastua.
Noin vuosi sitten tanskalainen, Bostonissa työskentelevä Lene Hau valmisti ryhmänsä kanssa ultrakylmissä oloissa erikoisen tiheää atomikaasua, niin kutsuttua Bosen–Einsteinin kondensaattia, jossa valo hidastui niin paljon, että kilpapyöräilijä olisi voittanut sen kisassa. "Pyörällä valoa nopeammin", otsikoivat lehdet.

Valo hidastuu, fotoni ei. Valo etenee väliaineessa niin että yksittäiset fotonit etenevät atomilta toiselle, viettävät hetken aikaa esim. elektronikehän viritystilojen pyörteissä ja taas jatkavat seuraavan atomin luo, pikkuriikkisen kuin mehiläiset kukkakedolla. Fotonilta kestää väliaineen läpäiseminen tällä tavoin selkeästi kauemmin kuin jos sama matka olisi tyhjiötä. Silloin kun fotoni etenee, se etenee täysillä. Onko väliaineen läpi päässyt fotoni edes sama joka matkan aloitti, voidaan tietenkin kysyä.

Kaizu

[AstroKuikka]

Valo hidastuu, fotoni ei. Valo etenee väliaineessa niin että yksittäiset fotonit etenevät atomilta toiselle, viettävät hetken aikaa esim. elektronikehän viritystilojen pyörteissä ja taas jatkavat seuraavan atomin luo, pikkuriikkisen kuin mehiläiset kukkakedolla. Fotonilta kestää väliaineen läpäiseminen tällä tavoin selkeästi kauemmin kuin jos sama matka olisi tyhjiötä. Silloin kun fotoni etenee, se etenee täysillä. Onko väliaineen läpi päässyt fotoni edes sama joka matkan aloitti, voidaan tietenkin kysyä.

Kaizu

Kiitos Kaizu, vihdoinkin se selvisi, aina olen kuullut puhuttuttavan valon nopeuden vakioisuudesta ja samaan hengenvetoon sanottu sen samaisen valon kulkevan tietyissä tilanteissa hitaammin. Ja toisaalta taas on sanottu, että valo kulkee aina täysillä eikä voi edes "kurveihin" hidastaa.

Juha

[mistral]

Joo , just toi. Eikä näköjään kyse ollut fotonien törmäysenergiasta.

Minäkin mietin pitkään onko fotonilla törmäysenergiaa, koska sillä ei ole massaa, ja yllätyin että "aurinkomylly" ei toimi fotonin törmäyksen voimasta. Muistan lukeneeni jostakin kosmologiakirjasta, että jossakin mittausasemalla on mitattu kosmisen säteen törmäysenergiaksi pesäpallon energia kun se mailasta lähtee. Tämä selittyy sillä, että kyseessä on massallinen hiukkanen jonka nopeus lähentelee valonnopeutta.

[Alfa_UMi]

Erikseen on kuitenkin säteilypaine, joka perustuu taas fotonin liikemäärään.

[vesku55v]

Kiitos. Tässä oppii paljon uutta ja samalla herää uusia kysymyksiä.

Eli mikäli olen ymmärtänyt fotoni on olemassa kun se liikkuu valonnopeudella. Muuten sitä ei ole olemassa.
Tällöin kun se on olemassa sillä on dualistinen olemus; aalto ja hiukkanen, jolla ei kuitenkaan ole massaa.

Näin maallikosta tuntuu sekavalta, mutta näin täytynee olla, jotta teoriat ja havainnot saadaan selitettyä.

vesa_k

[Lauri Kangas]

Näin maallikosta tuntuu sekavalta, mutta näin täytynee olla, jotta teoriat ja havainnot saadaan selitettyä.

Yliopistossa opetetaan että jos luulet ymmärtäväsi kvanttimekaniikkaa, et todellisuudessa vielä ymmärrä sitä. Sama varmaan pätee suhteellisuusteoriaan. Ne ovat vain kokoelma järjenvastaisia ideoita, jotka sattuvat selittämään hyvin havaintojamme järjenvastaisesta maailmankaikkeudesta, niinkuin sanoitkin.

[Kaizu]

Matematiikka taitaa olla paras tapa "ymmärtää" kumpaakin teoriaa. Meidän aivomme ovat Darvinin löytämien periaatteiden mukaisesti sopeutuneet siihen että löydämme tästä epärelativistisesta maailmasta ruokaa ja parittelukumppanin sekä vältymme tulemasta syödyksi liian varhain. Näihin juttuihin ei Lorenz-muunnnosta tarvita.

Kaizu

[Kaizu]

Erikseen on kuitenkin säteilypaine, joka perustuu taas fotonin liikemäärään.

Liikemäärän kaava P=m0 x v /sqr(1-v2/c2) johtaa fotonin kohdalla hassuun lopputulokseen p=0 x c/0 eli aika lailla määrittelemätön.
Energiaa fotonilla on ja siitä on johdettu liikemäärä p=E/c ja se näkyy voimana kappaleessa joka absorboi tai emittoi fotonin. Oikein hyvällä peilillä säteilypaineen voima saadaan tuplattua kun fotonit palautetaan sinne mistä ovat tulleetkin. Auringon aikaansaama säteilypaine Maan etäisyydellä on 0,0001Pa eli 1N/ha. Siitä voi maanomistaja laskea millä voimalla tontti yrittää paeta auringosta poispäin kesäaikaan ja millä voimalla talvella. Mittaaminen voi olla haasteellista. Toisaalta, kun tontti sijaitsee köykäisellä asteroidilla ja Newtonit vaikuttavat miljoonia vuosia, on säteilypaineella vaikutusta kiertorataan.

Kaizu

[mistral]

Erikseen on kuitenkin säteilypaine, joka perustuu taas fotonin liikemäärään.

Sehän tässä on outoa, että "aurinkomylly" ei pyöri säteilypaineen voimalla vaan lämmön aiheuttaman molekyylien liikkeen voimalla. Tarkoittaako säteilypaine vain massallisten hiukkasten kuten elektronien ja ionien aiheuttamaa painetta?

[Lauri Kangas]

Tarkoittaako säteilypaine vain massallisten hiukkasten kuten elektronien ja ionien aiheuttamaa painetta?

Ei vaan nimenomaan sähkömagneettisen säteilyn massattomien välittäjähiukkasten eli fotonien aiheuttamaa painetta.

[mistral]

Ei vaan nimenomaan sähkömagneettisen säteilyn massattomien välittäjähiukkasten eli fotonien aiheuttamaa painetta.

Siis fotonilla onkin törmäysenergiaa. Wikipediassa väitettiin, että Crookes radiometer ei toimi fotonien säteilypaineen voimalla, vaan lämmön aiheuttaman molekyylien liikkeen voimalla

[Kaizu]

Molemmat voimat vaikuttavat mutta molekyylien liikken aikaansaama voima on paljon suurempi. Wikipedian esimerkin mukaisen laitteen pyörimissuunta kääntyisi toisin päin jos se toimisi säteilypaineella eli roottorissa musta puoli menisi edellä.

Kaizu

[Alfa_UMi]

Tietenkään säteilypaineella ei ole merkitystä meidän makroskooppisessa maailmassamme. En tarkoittanut, että sillä mitään pyöriteltäisiin vaan halusin tuoda esiin sen olemassa olon, koska kaikki eivät sitä tunne.

Muuten, alunperinhän tuo Crookesin radiometri oli juuri tarkoitettu säteilypaineen mittaamiseen, mutta ei sattuneesta syystä toimi kuten pitäisi :D.