مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
انیشتین جوان

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۸/۱/۸ - ۱۶:۵۸


پست: 26

سپاس: 5

مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

پست توسط انیشتین جوان »

سلام، دوستان گرامی...
اگه کتاب یا مقاله ای دارین که درباره تابش ذره باردار در میدان گرانشی مفصل توضیح می ده لطفاً بذارید

پ.ن: در مورد مقاله اگه می شه لینک سایتش رو بذارید (البته منظورم فقط مقاله اینترنتی نیست ها)
کلاً درباره این موضوع "تابش ذره باردار در میدان گرانشی" کمتر بحث شده(چه برسه به مقالات فارسی!) با این حال ترجمه فارسی باشه که واقعا خوبه... داشت یادم می رفت: از اون مقالات یا کتاب های آبکی و توضیحی نباشه! فرمول دار باشه! باتشکر😁
آخرین ویرایش توسط DARKENERGY دوشنبه ۱۳۹۹/۹/۱۰ - ۲۳:۰۷, ویرایش شده کلا 1 بار
دلیل: .
Young Einstein smile260

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 232

سپاس: 134

جنسیت:

تماس:

Re: مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

پست توسط rohamjpl »

تصویر,]
بیایید یک بار را در یک چارچوب مرجع آزادانه در نظر بگیریم. در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است و ذره هیچ نیرویی را تجربه نمی کند. بنابراین . شارژ هیچ فوتونی ساطع نمی کند. به نظر می رسد یک تناقض وجود دارد. آیا بار آزادانه در حال سقوط در یک میدان گرانشی تابش می کند؟ اگر در حال سقوط باشد به برخی از مراکز گرانشی می افتد ، بنابراین جمله "در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است" ، اشتباه است. اگر ذره در مدار باشد ، شتاب زاویه ای وجود دارد و تابش می کند. اگر سقوط آزاد باشد ، شتاب میدان گرانشی وجود دارد.
پارادوکس به شرح زیر برطرف می شود: وقتی بین قاب های غیر اینرسی جابجا می شوید ، تعداد فوتون ها تغییر می کند. این در واقع یک واقعیت قابل توجه است و همچنین در مورد ذرات کوانتوم ، که می تواند به صورت جفت ذرات و ضد ذرات ایجاد شود و تعداد آنها به قاب مرجع بستگی دارد ، صدق می کند.
شما ممکن است در مورد آن آزمایش فکری باشید که یک ناظر در جعبه ای محصور شده است که توسط یک میدان گرانشی یکنواخت سرعت می گیرد. طبق "اصل هم ارزی" نسبیت ، هیچ آزمایشی وجود ندارد که ناظر در این جعبه بتواند فریم مرجع خود را از یک قاب بدون شتاب متمایز کند.
با این حال ، قوانین ماکسول در مورد الکترومغناطیس به ما می گوید که یک ذره باردار تحت شتاب باید یک میدان الکترومغناطیسی را تابش کند (علاوه بر این در میدان کوولن در حالت استراحت است). بنابراین ، آیا ناظر موجود در جعبه نمی تواند با مشاهده تابش ساطع شده از ذره باردار ، قاب شتاب گرفته آنها را از قاب اینرسی تشخیص دهد؟
پاسخ "نه" است
بیایید ابتدا قاب مرجع مشاهده کننده را در کادر بررسی کنیم. در این قاب ، به نظر می رسد ذره باردار در حالت استراحت است ، بنابراین به نظر می رسد که فقط میدان کوولن معمول خود را تابش می کند. در مرحله بعدی ، بیایید قاب مرجع یک ناظر را در خارج از جعبه ، در داخل میدان گرانشی ، در حالت ایستاده پشتیبانی کنیم. معادلات ماکسول تحت تحولات لورنتس ثابت نیستند ، اما این فریم ها نسبت به یکدیگر شتاب می گیرند ، بنابراین ما نمی توانیم از این عدم تغییر در اینجا استفاده کنیم.
اما شما می توانید یک تغییر مختصات (غیر لورنتس) بین این دو قاب ایجاد کنید. و هنگامی که آن را در میدان الکترواستاتیک بار در قاب متحرک آن اعمال کنید ، متوجه خواهید شد که همانطور که انتظار می رود یک بار شتابدهنده انجام شود ، در چارچوب مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش می یابد.
اکنون همه چیز خوب و خوب است ، مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش ذره را می بیند ، در حالی که ناظر شتاب دهنده این کار را نمی کند. اما چیزی در اینجا هنوز نوعی پارادوکس احساس می کند! منظور من این است که ناظران در چارچوب های مختلف مرجع می توانند در بسیاری از موارد اختلاف نظر داشته باشند: سرعت نسبی ، ترتیب زمانی وقایع جدا از فضا و غیره. اما چگونه آنها می توانند در مورد تابش یا عدم تابش ذره ای اختلاف نظر داشته باشند؟ مطمئناً هر کدام باید تعداد یکسان فوتون ساطع شده را بشمارند؟
آنچه ما را از این پارادوکس آشکار نجات می دهد ، وجود ظریف افق های رویداد است. ممکن است با اصطلاح "افق رویداد" آشنا باشید ، زیرا در مورد سیاهچاله ها صحبت می کند. خوب ، مفهوم اینجا یکسان است. در زمینه سیاه چاله ها ، یک نقطه در فضا-زمان که درون افق رویداد است ، هرگز نمی تواند سیگنالی را که در یک نقطه از فضا-زمان خارج از افق رویداد مشاهده می شود ، منتقل کند. این به دلیل انحنای شدید فضا-زمان در مجاورت سیاهچاله است. در پارادوکس ما در اینجا ، نقاطی در فضا-زمان وجود دارد که به طور مشابه ، حتی یک سیگنال نور مانند نیز نمی تواند به ناظر شتاب یکنواخت برسد.
تصور کنید که وقتی یک ناظر از شما دور می شوند ، سعی در سیگنال زدن دارید. با نزدیک شدن سرعت مشاهده گر شتاب به سرعت نور ، ممکن است یک سیگنال نوری مانند خیلی دیر ارسال شود ، از خیلی دور ، هرگز به آنها نرسد. این همیشه نزدیکتر و نزدیکتر خواهد شد ، زیرا سرعت مشاهدهگر همیشه از نور کندتر است ، اما ممکن است فاصله بین سیگنال شما و ناظر به دیواره مجانبی نزدیک شود. در این حالت ، می توانید بگویید که بین نقطه فضا-زمان ارسال سیگنال و مسیر ناظر ، یک افق رویداد وجود دارد.
اما همانطور که مشخص شد ، تمام تشعشعات اضافی حاصل از ذره باردار شتاب دهنده به گونه ای حرکت می کند که برای ناظر هم حرکت غیرقابل دسترسی باشد! یک افق رویداد به طور اجتناب ناپذیری از هم جدا می شود. و به موجب همین امر ، تناقض حل می شود. ناظر در حال حرکت فقط یک میدان الکترواستاتیک را می بیند ، و در حالی که ناظر ایستاده تابش اضافی ناشی از شتاب ذره را می بیند ، آنها آن را به صورت فشرده از ناظر متحرک می بینند به گونه ای که دیگر امیدی به مشاهده آن ندارند!
تصویر

انیشتین جوان

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۸/۱/۸ - ۱۶:۵۸


پست: 26

سپاس: 5

Re: مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

پست توسط انیشتین جوان »

rohamjpl نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۳۹۹/۹/۱۱ - ۱۰:۲۴
تصویر,]
بیایید یک بار را در یک چارچوب مرجع آزادانه در نظر بگیریم. در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است و ذره هیچ نیرویی را تجربه نمی کند. بنابراین . شارژ هیچ فوتونی ساطع نمی کند. به نظر می رسد یک تناقض وجود دارد. آیا بار آزادانه در حال سقوط در یک میدان گرانشی تابش می کند؟ اگر در حال سقوط باشد به برخی از مراکز گرانشی می افتد ، بنابراین جمله "در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است" ، اشتباه است. اگر ذره در مدار باشد ، شتاب زاویه ای وجود دارد و تابش می کند. اگر سقوط آزاد باشد ، شتاب میدان گرانشی وجود دارد.
پارادوکس به شرح زیر برطرف می شود: وقتی بین قاب های غیر اینرسی جابجا می شوید ، تعداد فوتون ها تغییر می کند. این در واقع یک واقعیت قابل توجه است و همچنین در مورد ذرات کوانتوم ، که می تواند به صورت جفت ذرات و ضد ذرات ایجاد شود و تعداد آنها به قاب مرجع بستگی دارد ، صدق می کند.
شما ممکن است در مورد آن آزمایش فکری باشید که یک ناظر در جعبه ای محصور شده است که توسط یک میدان گرانشی یکنواخت سرعت می گیرد. طبق "اصل هم ارزی" نسبیت ، هیچ آزمایشی وجود ندارد که ناظر در این جعبه بتواند فریم مرجع خود را از یک قاب بدون شتاب متمایز کند.
با این حال ، قوانین ماکسول در مورد الکترومغناطیس به ما می گوید که یک ذره باردار تحت شتاب باید یک میدان الکترومغناطیسی را تابش کند (علاوه بر این در میدان کوولن در حالت استراحت است). بنابراین ، آیا ناظر موجود در جعبه نمی تواند با مشاهده تابش ساطع شده از ذره باردار ، قاب شتاب گرفته آنها را از قاب اینرسی تشخیص دهد؟
پاسخ "نه" است
بیایید ابتدا قاب مرجع مشاهده کننده را در کادر بررسی کنیم. در این قاب ، به نظر می رسد ذره باردار در حالت استراحت است ، بنابراین به نظر می رسد که فقط میدان کوولن معمول خود را تابش می کند. در مرحله بعدی ، بیایید قاب مرجع یک ناظر را در خارج از جعبه ، در داخل میدان گرانشی ، در حالت ایستاده پشتیبانی کنیم. معادلات ماکسول تحت تحولات لورنتس ثابت نیستند ، اما این فریم ها نسبت به یکدیگر شتاب می گیرند ، بنابراین ما نمی توانیم از این عدم تغییر در اینجا استفاده کنیم.
اما شما می توانید یک تغییر مختصات (غیر لورنتس) بین این دو قاب ایجاد کنید. و هنگامی که آن را در میدان الکترواستاتیک بار در قاب متحرک آن اعمال کنید ، متوجه خواهید شد که همانطور که انتظار می رود یک بار شتابدهنده انجام شود ، در چارچوب مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش می یابد.
اکنون همه چیز خوب و خوب است ، مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش ذره را می بیند ، در حالی که ناظر شتاب دهنده این کار را نمی کند. اما چیزی در اینجا هنوز نوعی پارادوکس احساس می کند! منظور من این است که ناظران در چارچوب های مختلف مرجع می توانند در بسیاری از موارد اختلاف نظر داشته باشند: سرعت نسبی ، ترتیب زمانی وقایع جدا از فضا و غیره. اما چگونه آنها می توانند در مورد تابش یا عدم تابش ذره ای اختلاف نظر داشته باشند؟ مطمئناً هر کدام باید تعداد یکسان فوتون ساطع شده را بشمارند؟
آنچه ما را از این پارادوکس آشکار نجات می دهد ، وجود ظریف افق های رویداد است. ممکن است با اصطلاح "افق رویداد" آشنا باشید ، زیرا در مورد سیاهچاله ها صحبت می کند. خوب ، مفهوم اینجا یکسان است. در زمینه سیاه چاله ها ، یک نقطه در فضا-زمان که درون افق رویداد است ، هرگز نمی تواند سیگنالی را که در یک نقطه از فضا-زمان خارج از افق رویداد مشاهده می شود ، منتقل کند. این به دلیل انحنای شدید فضا-زمان در مجاورت سیاهچاله است. در پارادوکس ما در اینجا ، نقاطی در فضا-زمان وجود دارد که به طور مشابه ، حتی یک سیگنال نور مانند نیز نمی تواند به ناظر شتاب یکنواخت برسد.
تصور کنید که وقتی یک ناظر از شما دور می شوند ، سعی در سیگنال زدن دارید. با نزدیک شدن سرعت مشاهده گر شتاب به سرعت نور ، ممکن است یک سیگنال نوری مانند خیلی دیر ارسال شود ، از خیلی دور ، هرگز به آنها نرسد. این همیشه نزدیکتر و نزدیکتر خواهد شد ، زیرا سرعت مشاهدهگر همیشه از نور کندتر است ، اما ممکن است فاصله بین سیگنال شما و ناظر به دیواره مجانبی نزدیک شود. در این حالت ، می توانید بگویید که بین نقطه فضا-زمان ارسال سیگنال و مسیر ناظر ، یک افق رویداد وجود دارد.
اما همانطور که مشخص شد ، تمام تشعشعات اضافی حاصل از ذره باردار شتاب دهنده به گونه ای حرکت می کند که برای ناظر هم حرکت غیرقابل دسترسی باشد! یک افق رویداد به طور اجتناب ناپذیری از هم جدا می شود. و به موجب همین امر ، تناقض حل می شود. ناظر در حال حرکت فقط یک میدان الکترواستاتیک را می بیند ، و در حالی که ناظر ایستاده تابش اضافی ناشی از شتاب ذره را می بیند ، آنها آن را به صورت فشرده از ناظر متحرک می بینند به گونه ای که دیگر امیدی به مشاهده آن ندارند!
منو باش... می خواستم بهم کتاب پیشنهاد بشه؛ یادم رفته بود تو خودت یه کتابخونه کاملی! اونقدر کامل توضیح داده شده که برام جای سوال هم نمونده! ممنون!! smile155
Young Einstein smile260

انیشتین جوان

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۸/۱/۸ - ۱۶:۵۸


پست: 26

سپاس: 5

Re: مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

پست توسط انیشتین جوان »

انیشتین جوان نوشته شده:
چهارشنبه ۱۳۹۹/۹/۱۲ - ۱۹:۵۰
rohamjpl نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۳۹۹/۹/۱۱ - ۱۰:۲۴
تصویر,]
بیایید یک بار را در یک چارچوب مرجع آزادانه در نظر بگیریم. در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است و ذره هیچ نیرویی را تجربه نمی کند. بنابراین . شارژ هیچ فوتونی ساطع نمی کند. به نظر می رسد یک تناقض وجود دارد. آیا بار آزادانه در حال سقوط در یک میدان گرانشی تابش می کند؟ اگر در حال سقوط باشد به برخی از مراکز گرانشی می افتد ، بنابراین جمله "در چنین قاب ، میدان جاذبه محلی لزوماً صفر است" ، اشتباه است. اگر ذره در مدار باشد ، شتاب زاویه ای وجود دارد و تابش می کند. اگر سقوط آزاد باشد ، شتاب میدان گرانشی وجود دارد.
پارادوکس به شرح زیر برطرف می شود: وقتی بین قاب های غیر اینرسی جابجا می شوید ، تعداد فوتون ها تغییر می کند. این در واقع یک واقعیت قابل توجه است و همچنین در مورد ذرات کوانتوم ، که می تواند به صورت جفت ذرات و ضد ذرات ایجاد شود و تعداد آنها به قاب مرجع بستگی دارد ، صدق می کند.
شما ممکن است در مورد آن آزمایش فکری باشید که یک ناظر در جعبه ای محصور شده است که توسط یک میدان گرانشی یکنواخت سرعت می گیرد. طبق "اصل هم ارزی" نسبیت ، هیچ آزمایشی وجود ندارد که ناظر در این جعبه بتواند فریم مرجع خود را از یک قاب بدون شتاب متمایز کند.
با این حال ، قوانین ماکسول در مورد الکترومغناطیس به ما می گوید که یک ذره باردار تحت شتاب باید یک میدان الکترومغناطیسی را تابش کند (علاوه بر این در میدان کوولن در حالت استراحت است). بنابراین ، آیا ناظر موجود در جعبه نمی تواند با مشاهده تابش ساطع شده از ذره باردار ، قاب شتاب گرفته آنها را از قاب اینرسی تشخیص دهد؟
پاسخ "نه" است
بیایید ابتدا قاب مرجع مشاهده کننده را در کادر بررسی کنیم. در این قاب ، به نظر می رسد ذره باردار در حالت استراحت است ، بنابراین به نظر می رسد که فقط میدان کوولن معمول خود را تابش می کند. در مرحله بعدی ، بیایید قاب مرجع یک ناظر را در خارج از جعبه ، در داخل میدان گرانشی ، در حالت ایستاده پشتیبانی کنیم. معادلات ماکسول تحت تحولات لورنتس ثابت نیستند ، اما این فریم ها نسبت به یکدیگر شتاب می گیرند ، بنابراین ما نمی توانیم از این عدم تغییر در اینجا استفاده کنیم.
اما شما می توانید یک تغییر مختصات (غیر لورنتس) بین این دو قاب ایجاد کنید. و هنگامی که آن را در میدان الکترواستاتیک بار در قاب متحرک آن اعمال کنید ، متوجه خواهید شد که همانطور که انتظار می رود یک بار شتابدهنده انجام شود ، در چارچوب مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش می یابد.
اکنون همه چیز خوب و خوب است ، مشاهدهگر پشتیبانی شده تابش ذره را می بیند ، در حالی که ناظر شتاب دهنده این کار را نمی کند. اما چیزی در اینجا هنوز نوعی پارادوکس احساس می کند! منظور من این است که ناظران در چارچوب های مختلف مرجع می توانند در بسیاری از موارد اختلاف نظر داشته باشند: سرعت نسبی ، ترتیب زمانی وقایع جدا از فضا و غیره. اما چگونه آنها می توانند در مورد تابش یا عدم تابش ذره ای اختلاف نظر داشته باشند؟ مطمئناً هر کدام باید تعداد یکسان فوتون ساطع شده را بشمارند؟
آنچه ما را از این پارادوکس آشکار نجات می دهد ، وجود ظریف افق های رویداد است. ممکن است با اصطلاح "افق رویداد" آشنا باشید ، زیرا در مورد سیاهچاله ها صحبت می کند. خوب ، مفهوم اینجا یکسان است. در زمینه سیاه چاله ها ، یک نقطه در فضا-زمان که درون افق رویداد است ، هرگز نمی تواند سیگنالی را که در یک نقطه از فضا-زمان خارج از افق رویداد مشاهده می شود ، منتقل کند. این به دلیل انحنای شدید فضا-زمان در مجاورت سیاهچاله است. در پارادوکس ما در اینجا ، نقاطی در فضا-زمان وجود دارد که به طور مشابه ، حتی یک سیگنال نور مانند نیز نمی تواند به ناظر شتاب یکنواخت برسد.
تصور کنید که وقتی یک ناظر از شما دور می شوند ، سعی در سیگنال زدن دارید. با نزدیک شدن سرعت مشاهده گر شتاب به سرعت نور ، ممکن است یک سیگنال نوری مانند خیلی دیر ارسال شود ، از خیلی دور ، هرگز به آنها نرسد. این همیشه نزدیکتر و نزدیکتر خواهد شد ، زیرا سرعت مشاهدهگر همیشه از نور کندتر است ، اما ممکن است فاصله بین سیگنال شما و ناظر به دیواره مجانبی نزدیک شود. در این حالت ، می توانید بگویید که بین نقطه فضا-زمان ارسال سیگنال و مسیر ناظر ، یک افق رویداد وجود دارد.
اما همانطور که مشخص شد ، تمام تشعشعات اضافی حاصل از ذره باردار شتاب دهنده به گونه ای حرکت می کند که برای ناظر هم حرکت غیرقابل دسترسی باشد! یک افق رویداد به طور اجتناب ناپذیری از هم جدا می شود. و به موجب همین امر ، تناقض حل می شود. ناظر در حال حرکت فقط یک میدان الکترواستاتیک را می بیند ، و در حالی که ناظر ایستاده تابش اضافی ناشی از شتاب ذره را می بیند ، آنها آن را به صورت فشرده از ناظر متحرک می بینند به گونه ای که دیگر امیدی به مشاهده آن ندارند!
منو باش... می خواستم بهم کتاب پیشنهاد بشه؛ یادم رفته بود تو خودت یه کتابخونه کاملی! اونقدر کامل توضیح داده شده که برام جای سوال هم نمونده! ممنون!! smile155
حالا دوست عزیز، می تونی درباره اصل نسبیت عام توضیح بدی؟ ( هرچند که مربوط به این جستار نیست)
💡 اصل نسبیت خاص می گه که تمام قوانین فیزیک نسبت به ناظرین لخت ناوردا ( یکسان) است. اما درمورد اصل نسبیت عام آیا درست متوجه شدم که این قوانین، برای هر ناظری با هر نوع حرکتی که داره هم ناورداست؟ smile042
Young Einstein smile260

ماشین زمان

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۹/۱۰/۸ - ۲۱:۵۳


پست: 21

سپاس: 4

Re: مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

پست توسط ماشین زمان »

انیشتین جوان نوشته شده:
چهارشنبه ۱۳۹۹/۹/۱۲ - ۲۰:۱۶
حالا دوست عزیز، می تونی درباره اصل نسبیت عام توضیح بدی؟ ( هرچند که مربوط به این جستار نیست)
💡 اصل نسبیت خاص می گه که تمام قوانین فیزیک نسبت به ناظرین لخت ناوردا ( یکسان) است. اما درمورد اصل نسبیت عام آیا درست متوجه شدم که این قوانین، برای هر ناظری با هر نوع حرکتی که داره هم ناورداست؟ smile042
smile028 برای خود من هم همین سوال پیش اومده... اگه قوانین فیزیک برای تمام قاب های مرجع با هر نوع حرکتی، یکسان باشه پس این در مورد قوانین الکترومغناطیس هم صدق می کنه که یعنی سرعت نور برای تمام فریم ها ناوردا تلقی می شه... اما از یه طرف در پدیده انحراف سیر نور در میدان گرانشی، چون نور در مسیر منحنی حرکت می کنه، پس نباید سرعت ثابتی رو داشته باشه که اصل نسبیت رو نقض می کنه! من که گیج شدم!! بلآخره کدوم درسته؟! smile049 smile049
smile028 برای تمام زمان های آینده فقط می گم «بزودی»!

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 232

سپاس: 134

جنسیت:

تماس:

Re: مقاله پیشنهادی: تابش ذره باردار در میدان گرانش

پست توسط rohamjpl »

عجب سوال جالبی مطرح کردید .خوب ، این کمی پیچیده است. خلاصه نه تغییر نداریم
در نظریه عمومی نسبیت انیشتین ، انتقال سرخ گرانشی پدیده ای است که با حرکت یک فوتون از طریق یک چاه گرانشی ، انرژی خود را از دست می دهد. این اتلاف انرژی باعث کاهش فرکانس فوتون می شود ، که به طور مشابه باعث افزایش طول موج فوتون یا "حرکت قرمز" در هنگام حرکت در یک محیط می شود. در نتیجه اگر دو ساعت در پتانسیل های مختلف گرانشی کار کنند ، انتظار می رود که ساعت در پتانسیل جاذبه بالاتر سریعتر "تیک" بزند ، یعنی فرکانس اندازه گیری بالاتری نسبت به ساعت در پتانسیل گرانش پایین خواهد داشت.
انتقال سرخ گرانشی یک موج نوری در حین حرکت به سمت بالا در مقابل یک میدان گرانشی (تولید شده توسط ستاره زرد زیر). تأثیر در این نمودار بسیار اغراق آمیز است.
تغییر سرخ گرانشی یک نتیجه ساده از اصل هم ارز اینشتین است (گرانش و شتاب برابر هستند) و هشت سال قبل از نظریه نسبیت کامل توسط انیشتین پیدا شد.فوتون ها جرم اینرسی دارند و مطابق اصل برابر بودن انیشتین جرم جاذبه و گرانش معادل هستند. بنابراین مانند هر ذره عظیم دیگر ، فوتون ها توسط نیروی جاذبه جذب می شوند ، یعنی یک فوتون متحرک در یک میدان گرانشی تغییر انرژی و حرکت را تجربه خواهد کرد. برخلاف تصور کلاسیک ، این به معنای تغییر سرعت فوتون نیست. آنچه در واقع تغییر می کند طول موج است. فوتونی که به سمت منبع میدان گرانشی حرکت می کند ، افزایش فرکانس و کاهش طول موج را (که تغییر آبی نیز نامیده می شود) و افزایش متناظر انرژی و حرکت را تجربه خواهد کرد. تغییر قرمز برعکس مشابه است
در GR سرعت نور به صورت محلی تغییر نمی کند ، یعنی اگر سرعت نور را در مکان خود اندازه بگیرید ، همیشه مقدار c. اما اگر سرعت نور را در مکانی دور اندازه بگیرید ، می توانید کمتر از آن باشیدc. مثال بارز آن سیاهچاله است ، جایی که سرعت نور هنگام نزدیک شدن به افق رویداد می افتد و در واقع در افق رویداد به صفر می رسد.
به همین دلیل ممکن است سرعت نور را در یک مکان دوردست کمتر از اندازه گیری کنیم cبه این دلیل است که زمان-زمان توسط جرم / انرژی منحنی می شود. مختصاتی که برای اندازه گیری فضا-زمان استفاده می کنید با مختصاتی که یک ناظر از دور استفاده می کند مطابقت ندارد و به همین دلیل هر دوی شما مقادیر مختلفی را برای سرعت نور اندازه می گیریم. برای محاسبه سرعت نور در یک نقطه دور باید معادلات اینشتین را حل کنید کنید تا دریابید که چگونه فضای زمان نسبت به سیستم مختصات شما منحنی است.
و در مورد نور بسیار نزدیک به افق رویداد یک سیاهچاله چه می توان گفت؟ ما می دانیم که ، از نظر تئوری ، نوری که فقط در افق رویداد به بیرون ساطع می شود ، برای فرار از زمان نامحدودی زمان می برد (از دید یک ناظر خارجی). در افق رویداد "گیر کرده" است. (اما ناظری که در چاله سقوط می کند دیدگاه دیگری دارد: از نظر آنها ، نور واقعاً با c به سمت خارج حرکت می کند ، اما افق رویداد نیز با سرعت c در حال گسترش است.)
بیایید با یک چیز خیلی اساسی شروع کنیم. سرعت فاصله در طول زمان است. بنابراین ، برای محاسبه سرعت چیزی ، شما به یک سیستم مختصات نیاز دارید ، بنابراین می توانید فضا را اندازه گیری کنید و می توانید زمان را اندازه گیری کنید. نسبیت عام ، به تعبیری ، همه چیز در مورد سیستم های مختصات است. همین مسئله باعث شده است که این سوال بسیار جالب باشد. $ c'=c_0+g(r)t~roham$
اکنون در نظر بگیرید که یک طول روز برای سر ما دقیقاً به همان روشی است که برای پای ماست ، زیرا هر دو با هم یک چرخش سیاره را شروع و به پایان می رسانند. بنابراین ، به طور موجه می توان یک نرخ ثابت از زمان و یک سرعت متغیر نور را برای ارائه راه حل زیر فرض کرد:$ \Delta E = m(c + \Delta c) ^ 2 - mc^2$
و $ \Delta E = mg\Delta h$و به $c^2 + 2c\Delta c + (\Delta c)^2 - c^2 = g\Delta h $و نهایت $\Delta c = \frac {g\Delta h}{2c} $ خیلی ناچیز هست
بگذارید مثالی بزنم که چگونه مختصات را اندازه گیری کنید تا سرعت نور ثابت به نظر نرسد. بگویید که ما در یک سیستم مختصات یا فریم شروع می کنیم ، که آن را با K نشان خواهیم داد ، که در آن سرعت نور از نظر عددی برابر با 1 است. به هر نقطه مختصات (ct، x، y، z) داده می شود. سپس یک تغییر مختصات را به یک قاب جدید ، K 'انجام می دهیم. به یک نقطه با مختصات (ct، x، y، z) در K مختصات (ct '، x'، y '، z') در K داده می شود، جایی که
ct '= ct
x '= x
y '= y
z '= A exp (z / B)
که در آن A و B ثابت با واحد طول هستند.
حال تصور کنید که در K ، نور برای یک فاصله زمانی بی نهایت کوچک ، از نقطه شروع (0 ، 0 ، 0 ، z) تا (c dt ، 0 ، 0 ، z + c dt) مستقیماً "بالا" حرکت می کند. در K '، نور برای حرکت از (0 ، 0 ، 0 ، A exp (z / B)) به (c dt ، 0 ، 0 ، A exp ((z + c dt) / B)) مشاهده می شود. سرعت آنی در فریم جدید با تمایز z 'نسبت به z بدست می آید:
$v '= dz' / dt '= c dz' / (c dt ') = cA / B exp (z / B) = cz' / B$
به عبارت دیگر ، در K 'هرچه بالاتر باشید ، وقتی نور مستقیم به سمت بالا قرار گیرد سرعت نور بیشتر می شود! اگر نور را به سمت بالا هدف قرار دهید ، ظاهراً شتاب می گیرد. اما اگر نور را مستقیم به سمت پایین هدایت کنید ، آنگاه مجاناً به z = 0 نزدیک می شود. اگر نور را در جهت x یا y قرار دهید ، سرعت آن به سادگی استv '= c
بنابراین در K ، انتشار نور یکدست و ایزوتروپ فرض شده است ، اما در K '، هیچ کدام نیست!
حال ، می توانید اعتراض کنید که استفاده از یک سیستم مختصاتی مانند K 'احمقانه و غیرمنطقی است و در نسبیت خاص ، درست می گویید. ما اکنون در قلب نسبیت خاص قرار داریم. متأسفانه ، این مسئله اغلب با دقت مورد بررسی قرار نمی گیرد ، اما برای درک معنای واقعی آن هنگامی که می گوییم "سرعت نور در نسبیت خاص ثابت است" بسیار مهم است. برای این فرض مهم نسبیت خاص برای پیش بینی پدیده های واقعی و قابل اندازه گیری مانند اتساع زمان و انقباض طول استفاده شده است. اگر این پدیده ها واقعاً با نسبیت خاص توافق دقیق داشته باشند ، این بدان معنی است که سرعت نور واقعاً ثابت است. و این به نوبه خود به این معنی است که چیزی مانع استفاده از فریمهای غیر اینرسی مانند K 'شده است.
K 'یک مرجع منطقی نیست زیرا چارچوب مرجع طبیعی یک مشاهده گر در سقوط آزاد در فضای مسطح نیست . فرض طبیعی برای من ، به عنوان یک ناظر ، این است که من می توانم فضا را با استفاده از میله های متر اندازه گیری کنم و می توانم زمان را با یک ساعت اندازه گیری کنم. بنابراین میله های سه متری را با خود حمل می کنم و میله های متر را طوری تنظیم می کنم که دو طرف عمود باشند. سپس من اعلام می کنم که موقعیت من مبدا است (به یاد داشته باشید ، در چارچوب مرجع خود ، خودم را ثابت می دانم) و مختصات را به نقاط نزدیک خود اختصاص می دهم با استفاده از این سه میله به عنوان محورهای مختصات خود. برای تعیین مختصات به نقاط دوردست ، در اصل ، می توانم یک شبکه سه بعدی از میله های متر یکسان در سراسر فضا تنظیم کنم ، در هر نقطه شبکه شش میله داشته باشد. سپس دسته ای از ساعتهای همزمان و یکسان را می گیرم و هر کدام را به یک نقطه از شبکه وصل می کنم. اکنون می توانم زمان و مکان را در همه جا اندازه بگیرم: مختصات فضا با توجه به اینکه چند متر می بایست عبور کنید تا به یک نقطه در هر جهت عبور کنید تعیین می شود و زمان با خواندن ساعت در نقطه ای که یک رویداد تعیین می شود تعیین می شود رخ می دهد
وقتی سیستم مختصات خود را به این روش "طبیعی" تعریف می کنم ، شروع به سقوط آزاد در فضای صاف ، با ارسال سیگنال های نوری از یک نقطه به نقطه دیگر ، می توانم به طور آزمایشی تعیین کنم که سرعت نور مستقل از نقطه منبع ، نقطه اولیه است زمان ، نقطه مقصد ، زمان نهایی ، جهت حرکت ، حرکت منبع و حرکت آشکارساز. به عبارت دیگر ، قاب من "به طور طبیعی" ساختم ، یک قاب شبیه K است ، نه K '.
درمان های استاندارد نسبیت خاص از شما می خواهند که با تصور افزایش کار ادامه دهید. معنی این اساساً این است که شما یک دسته میله و ساعت می گیرید و برای لحظه ای مقداری سوخت موشک می سوزانید ، بنابراین اکنون یک سرعت ثابت نسبت به مبدا دارید (همانطور که در قاب K دیده می شود). اگرچه نسبت به فریم K حرکت می کنید ، یک ناظر همیشه خود را ثابت می داند ، بنابراین می توانید یک شبکه از میله ها و ساعت های کنتور را در اطراف خود ایجاد کنید ، جایی که خود را مبدا می دانید. با انجام این کار ، همان سرعت ثابت نور را خواهید دید که قبلاً هنگامی که در فریم K بودید ، این یک واقعیت قابل مشاهده تجربی و اصل اصلی نسبیت ویژه است. از این ما اتساع زمانی ، طول شرکت را بدست می آوریم
نور البته از نظر فنی تحت تأثیر گرانش قرار می گیرد اما سرعت آن تأثیر ندارد. گرانش نمی تواند سرعت محلی اندازه گیری شده نور یا سرعت واقعی نور را تحت تأثیر قرار دهد اما می تواند بر سرعت مشاهده شده / محاسبه شده نوری که از یک نقطه دور در فضا می آید به دلیل انحنای فضا-زمان و خم شدن مسیر نور ، تأثیر بگذارد.
وقتی می گوییم نور با خلا 29 299792458 m / s حرکت می کند (با c نشان داده می شود) منظور ما از سرعتی است که به صورت محلی اندازه گیری شده است.
اول از همه ، گرانش فقط از 2 طریق می تواند بر نور تأثیر بگذارد. این می تواند مسیر نور را خم کند یا می تواند با تغییر دادن فرکانس نور ، انرژی نور را تغییر دهد شما تغییر رنگ را میبینید
اما طبق General Relativity ، جمله بالا فقط درصورتی درست است که فضا زمان مسطح باشد ، یعنی اگر فضا-زمان منحنی باشد ، همه ناظران در هر مکان همان مقدار c را اندازه می گیرند فقط اگر اندازه گیری به صورت محلی در مکان آنها انجام شود.
این بدان معناست که اگر سرعت نور را در مکان خود اندازه گیری کنم ، همیشه حداکثر مقدار c را بدست می آورم اما اگر سرعت نوری که از نقطه ای دور از من است را اندازه گیری کنم ، ممکن است مقداری متفاوت از اگر توده عظیمی در مسیر من وجود داشته باشد که مسیر نور را خم می کند. به طور خاص ، اگر من به خوبی دور از یک سیاهچاله نشسته باشم و سرعت نور را در نزدیکی سطح آن اندازه گیری کنم ، مقداری کمتر از c بدست خواهم آورد.
وقتی گرانش مسیر نور را خم می کند ، اگر آن را از مکانی دور محاسبه کنیم ، ممکن است مقدار متفاوتی بدست آوریم (اما مقدار همیشه کمتر از c است) به دلیل تاخیر زمانی و مسافت که با توجه به موقعیت ظاهری منبع.
اما به طور محلی ، سرعت خلانور هنوز ثابت است ، یعنی اگر من آن را در نقطه ای اندازه گیری کنم و آزمایش بکنم ، مقدار سرعت نور را c می گیرم. با این حال ، همانطور که توسط یک ناظر دور مشاهده می شود ، اگر جرم عظیمی در راه نور وجود داشته باشد ، مدت زمانی که طول می کشد تا نور بین دو نقطه حرکت کند ، او سرعت نور را متفاوت از بنابراین از این طریق اندازه گیری سرعت نور تغییر می کند یا تحت تأثیر گرانش قرار می گیرد بدون اینکه در سرعت واقعی نور تأثیر بگذارد.
این تاخیر ، Δt ، به تاخیر شاپیرو معروف است و تقریباً توسط این فرمول ها داده می شود
$Δt=lclnr1+r2+r12+lr1+r2−r12+l $و$l=GM(1+γ)/c2 $جایی کهr1 و r2 فاصله نقاط انتشار و آشکارساز از منبع هستند r12 فاصله بین آن دو نقطه استG ثابت جاذبه نیوتن استM جرم منبع استγ پارامتر Eddington استممکن است مدت زمان نامحدودی طول بکشد (همانطور که توسط یک ناظر دور اندازه گیری می شود) تا نور از سیاهچاله خارج شود. در این صورت ، او سرعت نور را صفر اندازه خواهد گرفت علیرغم این واقعیت که ، یک بار دیگر ، سرعت خلا light نور اندازه گیری شده محلی همیشه c است.
TD به نظر می رسد جاذبه LR به دلیل انحنای فضا-زمان ، بر سرعت نور برای یک ناظر دور تأثیر می گذارد اما سرعت نور محلی که توسط ناظر اندازه گیری می شود ، c = 299792458 m / s (تقریباً) خواهد بود یعنی اندازه گیری سرعت نور ممکن است نشان داده شود بدون اینکه در واقع سرعت واقعی نور را تحت تأثیر قرار دهد ، جاذبه تغییر کرده یا تحت تأثیر آن قرار گرفته است.
تصویر

ارسال پست