Hvorfor har lysets hastighet noe å si i fysikken?

[Ornthoron]

Er det kvantemekanikken som sier dette? Trodde det var den generelle relativitetsteorien jeg.. Så vidt jeg vet finnes det ikke noen relativistisk kvantefysisk teori. Det er jo akkurat det problemet ligger i dag, å få relativitetsteorien ned på et plan som samsvarer med kvantefysikken. Relativitetsteorien i dag, passer jo ikke helt og holdent inn i kvantefysikken.

6677331[/snapback]

 

Det er den spesielle relativitetsteorien som sier at lysets hastighet er den absolutt øvre fartsgrensen. Men det finnes eksempler på at "noe" kan bevege seg fortere enn lyset. Hvis for eksempel et insekt går forbi en lyskaster kan insektets skygge på en skjerm bevege seg fra A til B raskere enn lyset hvis skjermen står langt nok unna. Men dette er ikke noe problem for relativitetsteorien siden det ikke er noe informasjon eller kausale virkninger som forflytter seg raskere enn lyset: Du klarer ikke å manipulere skyggen ved A slik at det har noe å si for hva som skjer ved B. Det er de kausale virkningene (for eksempel overføring av informasjon) man vil unngå at skal bevege seg raskere enn lyset, siden det da vil være mulig å finne et referansesystem der virkningen beveger seg bakover i tid, med alle de problemene med paradokser som det medfører.

 

Det kvantemekanikken sier, og som jeg tror Eivind Lunder henviser til, er at du kan lage partikkelpar som er såkalt "sammenfiltret". Dette betyr at om du plasserer den ene partikkelen i A og den andre i B og måler en spesiell egenskap på A-partikkelen, vil en person som måler B-partikkelen finne at den har den motsatte egenskapen. Kvantemekanikken sier også at partikkelen i A ikke bestemte seg for hvilken egenskap den skulle ha før du foretok målingen, altså må "noe" ha beveget seg fortere enn lyset for å "si fra" til B-partikkelen hvilken egenskap den skulle ha. Men akkurat som i eksempelet med insektet er det ingen mulighet for personen i B å finne ut på noen som helst måte at personen i A har foretatt en måling, og kausaliteten er derfor ikke brutt.

 

 

Og det finnes dessuten en relativistisk kvantefysisk teori. Den kalles Kvantefeltteori og er grunnlaget for Standardmodellen, som er modellen for hvordan all materie er bygget opp av kvarker og elektroner, og som forklarer hvordan alle partiklene vi vet om kan eksistere og vekselvirke med hverandre. Den har det problemet at den ikke kan forklare gravitasjon på en tilfredsstillende måte, noe den generelle relativitetsteorien kan.

[Ornthoron]

Dette er kanskje litt OT, men jeg mener å huske at det var noen forskere i Danmark som hadde greid å "bremse" lyset i et ekspriment. Så det forsåvidt på Schrödingers katt på NRK for et par år siden. Det er forsåvidt mulig at jeg misforsto det også (fikk ikke med meg hele innslaget). Noen som vet om dette stemmer? Hvis det gjør det så vil jo ikke hastigheten til lyset være konstant lengre, siden man kan bremse det.

6705922[/snapback]

 

Lyshastigheten i vakuum, som er den absolutt øvre grensen for all hastighet, er konstant. Men lyset går saktere når det beveger seg i noe annet enn vakuum, og det er derfor sant at man kan bremse lys. For eksempel går lyset saktere i vann enn i luft. Det er dette som er grunnen til at lys brytes i vannoverflaten, og at øyet ditt kan fungere som en linse.

 

Dette kan også ha noen spektakulære effekter, som at partikler i visse materialer kan bevege seg raskere enn den lokale lyshastigheten. De bryter ikke fysikkens lover av den grunn, fordi de fortsatt holder seg under den absolutte fartsgrensen, c. Når dette skjer, sender de ut en sjokkbølge av stråling, akkurat som et fly som beveger seg raskere enn lyden sender ut en sjokkbølge av lyd. Dette kalles Cherenkov-stråling og kan brukes til å detektere partikler fra verdensrommet som treffer atmosfæren i høy hastighet.

[GeO]

(...)

6705922[/snapback]

Lyshastigheten i vakuum, som er den absolutt øvre grensen for all hastighet, er konstant. Men lyset går saktere når det beveger seg i noe annet enn vakuum, og det er derfor sant at man kan bremse lys. For eksempel går lyset saktere i vann enn i luft. Det er dette som er grunnen til at lys brytes i vannoverflaten, og at øyet ditt kan fungere som en linse.

6724111[/snapback]

Fikk en gang en forklaring som gikk ut på at lyshastigheten ER den samme overalt, men i stoff vil fotonene stoppe opp litt ved hver partikkel, kollidere med dem om du vil, men fremdeles bevege seg med c mellom partiklene. Grunnen til lavere lyshastighet i stoff er altså stadige kollisjoner med stoffpartikler. Er det noe i dette, eller er det bare nok en forenklet forklaring?

[ChrML]

Dette kan også ha noen spektakulære effekter, som at partikler i visse materialer kan bevege seg raskere enn den lokale lyshastigheten. De bryter ikke fysikkens lover av den grunn, fordi de fortsatt holder seg under den absolutte fartsgrensen, c. Når dette skjer, sender de ut en sjokkbølge av stråling, akkurat som et fly som beveger seg raskere enn lyden sender ut en sjokkbølge av lyd. Dette kalles Cherenkov-stråling og kan brukes til å detektere partikler fra verdensrommet som treffer atmosfæren i høy hastighet.

Hmm, det der har jeg aldri tenkt på men det er igrunn veldig logisk. c er lysets hastighet i vakuum, men er det andre partikler til stede som bremser lyset vil ting som ikke er lys kunne bevege seg raskere enn den "lokale lyshastigheten".

 

Jeg støtter ikke helt det med at lyset beveger seg i c mellom partiklene det kolliderer med da... hvordan kan da forskere si at de har stoppet lyset? Jeg tror at når det kolliderer med andre partikler så bremses det ned litt og litt, men igjen skaper det et mattematisk problem da fotonene er masseløse som det sies det, altså i teorien også null energi.

[ddd-king]

Dette kan også ha noen spektakulære effekter, som at partikler i visse materialer kan bevege seg raskere enn den lokale lyshastigheten. De bryter ikke fysikkens lover av den grunn, fordi de fortsatt holder seg under den absolutte fartsgrensen, c. Når dette skjer, sender de ut en sjokkbølge av stråling, akkurat som et fly som beveger seg raskere enn lyden sender ut en sjokkbølge av lyd. Dette kalles Cherenkov-stråling og kan brukes til å detektere partikler fra verdensrommet som treffer atmosfæren i høy hastighet.

Hmm, det der har jeg aldri tenkt på men det er igrunn veldig logisk. c er lysets hastighet i vakuum, men er det andre partikler til stede som bremser lyset vil ting som ikke er lys kunne bevege seg raskere enn den "lokale lyshastigheten".

 

Jeg støtter ikke helt det med at lyset beveger seg i c mellom partiklene det kolliderer med da... hvordan kan da forskere si at de har stoppet lyset? Jeg tror at når det kolliderer med andre partikler så bremses det ned litt og litt, men igjen skaper det et mattematisk problem da fotonene er masseløse som det sies det, altså i teorien også null energi.

6725097[/snapback]

 

Elektromagnetiske (EM) bølger har ingen masse, men energien til hvert foton (partikkelform) har energien

 

E=hf

 

der E er energien til ett foton, h er plank's konstant (6.6E-34 hvis jeg husker riktig...har det ikke i hodet) og f er frekvensen til bølgen eller fotonet. Jo høyere frekvens jo større blir energien.

 

Mener at jeg også husker at når lyset går gjennom et medium med større brytningsindex enn 1, vil lysfotonene som kan ses på som partikler kollidere med atomene (elastisk støt). Lyset som sendes ut når det eksiterte elektronet (skjer ved sammenstøt med fotonet) hopper tilbake til sin bane igjen (kvantefysikk) får ikke samme retning som det innkommende lyset. Det er en viss sannsynlighet at det fotonet går bakover, men mindre enn fremover. Statistisk sett flytter fotonene fremover etter en serie sammenstøt med atomene i materialet, men en liten del av tiden beveger fotonet i negativ retning. Hele tiden beveger det elektromagnetiske feltet med en konstant hastighet, c (både bakover, fremover og alle andre retninger). Jo større sannsynlighet for bakoverbevegelse jo større blir brytningsindexen, som fører til lavere effektiv lyshastighet. Det er en sammenheng mellom tetthet av atomene og brytningsindexen.

[Ornthoron]

(...)

6705922[/snapback]

Lyshastigheten i vakuum, som er den absolutt øvre grensen for all hastighet, er konstant. Men lyset går saktere når det beveger seg i noe annet enn vakuum, og det er derfor sant at man kan bremse lys. For eksempel går lyset saktere i vann enn i luft. Det er dette som er grunnen til at lys brytes i vannoverflaten, og at øyet ditt kan fungere som en linse.

6724111[/snapback]

Fikk en gang en forklaring som gikk ut på at lyshastigheten ER den samme overalt, men i stoff vil fotonene stoppe opp litt ved hver partikkel, kollidere med dem om du vil, men fremdeles bevege seg med c mellom partiklene. Grunnen til lavere lyshastighet i stoff er altså stadige kollisjoner med stoffpartikler. Er det noe i dette, eller er det bare nok en forenklet forklaring?

6724891[/snapback]

 

Det er nok ikke helt riktig, nei. Lyset går faktisk saktere i materie selv når fotonene ikke kolliderer med partikler. Lys er bølger i det elektriske og det magnetiske feltet, og disse feltene påvirkes av materien. Denne påvirkningen har noe å si for brytningsindeksen til materien, og lyshastigheten er avhengig av denne brytningsindeksen.

[ddd-king]

Jeg mener at lyset beveger seg alltid med c, uansett i hvilket medium.

Det som bremser lyshastigheten i materaler med større brytningsindex er sannsynligheten for bevegelse i andre retninger enn rett frem og gjennom materialet (optisk akse).

[guardianpegasus]

Fotoner er masseløse.

 

Det er den allment godkjente og oppleste teorien. Men fotoner bøyer av i gravitasjonsfelt. Dersom fotoner var masseløse ville vi kunne se sorte hull. Det kan vi ikke. Og fotoner ville ikke ha momentum og rekyl. Relativitetsteorien er god, men vi er arrogant om vi tror menneskeheten har et godt grep om fysikk.

 

Det er ikke umulig å bevege seg i lysets hastighet

 

Lyset gjør det jo. Og i og med at fotoner kanskje har masse er det ikke sikkert C engang avgjort. Og den er hvertfall ikke konstant i hele universiet og til all tid.

 

Hvis noen mener å ha en forklaring på om det faktisk går an å bevege seg like fort som lyset; jeg vil gjerne høre den

 

Problemet er jo at du ville (ifølge teorien) få uendelig masse når du nådde C. Om du derimot klarte å minke et objekts masse ville du potensiellt kunne la det bevege seg langt raskere. Selv Einstein teoriserte jo om antigravitasjon. Det er ikke umulig at mørk energi på et eller annet teoretisk vis kunne brukes til å genere et felt som kansellerer konstanter for vanlig materie og energi. Problemet ville være å skape denne infamøse bobblen innenfor hvor vanlige variabler fremdeles gjaldt. Det er mulig vi hvertfall kunne sendt informasjon raskere enn lyset.

 

Og så har man jo de kjente metodene... ormehull, space folding/warping osv.

 

Kanskje noe a'la StarTrek med Warpdrive eller Ormehull dersom det i det hele er mulig.

 

Det er nok hvertfall ikke umulig. Bare utrolig upraktisk, hvertfall slik vi forstår fysikk. Personlig tror jeg C kommer til å gå fyken til slutt akkurat som lydmuren.

 

Jeg leste i et Illustrert vitenskap blad for en liten stund siden at forskere har fått veldig sterke beviser for at lysets hastighet har endret seg med tiden i rommet

 

Noen mener lysets hastighet avhenger av universet rundt det og det vi mener er absolutte fysiske lover viser tegn til å variere, selv i vår egen galaksehope.

[Torbjørn]

Fotoner er masseløse.

 

Det er den allment godkjente og oppleste teorien. Men fotoner bøyer av i gravitasjonsfelt. Dersom fotoner var masseløse ville vi kunne se sorte hull. Det kan vi ikke. Og fotoner ville ikke ha momentum og rekyl. Relativitetsteorien er god, men vi er arrogant om vi tror menneskeheten har et godt grep om fysikk.

 

Det er ikke umulig å bevege seg i lysets hastighet

 

Lyset gjør det jo. Og i og med at fotoner kanskje har masse er det ikke sikkert C engang avgjort. Og den er hvertfall ikke konstant i hele universiet og til all tid.

6727762[/snapback]

 

hold tunga i rett munn nå.

 

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

[ChrML]

Fotoner er masseløse.

 

Det er den allment godkjente og oppleste teorien. Men fotoner bøyer av i gravitasjonsfelt. Dersom fotoner var masseløse ville vi kunne se sorte hull. Det kan vi ikke. Og fotoner ville ikke ha momentum og rekyl. Relativitetsteorien er god, men vi er arrogant om vi tror menneskeheten har et godt grep om fysikk.

 

Det er ikke umulig å bevege seg i lysets hastighet

 

Lyset gjør det jo. Og i og med at fotoner kanskje har masse er det ikke sikkert C engang avgjort. Og den er hvertfall ikke konstant i hele universiet og til all tid.

6727762[/snapback]

 

hold tunga i rett munn nå.

 

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

6727965[/snapback]

Så m=E/c^2. Da kom jeg på en interessang ting. E=hf. Radiobølger med høyere energi har da også høyere frekvens og ifølge formlene også høyere "masse". Det vil også si at radiobølger med høyere frekvens vil bli mer tiltrukket av stjerner/svarte hull enn radiobølger med lavere frekvens pga høyere masse. Har de bevist at gamma stråler blir mer tiltrukket enn infrarøde stråler for eksempel?

Endret 23. august 2006 av chrml

[ddd-king]

Interessant observasjon

[guardianpegasus]

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

 

Så fotoner er både masse og energi? Eller en ting imellom?

 

Om du bremser ned et foton... vil det beholde den begrensede farten eller vil det øke igjen i vakum, og hvor opptar den denne energien fra?

[kyrsjo]

Uten at jeg kan særlig mye rel. teori., så må du se på rommets "krumning" (geometriske tolkningen av den generelle relativitetsteorien), og lysstrålene går faktisk rett fram i det krumme rummet (eller noe slikt...). Har altså ittno med masse å gjøre.

[ddd-king]

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

 

Så fotoner er både masse og energi? Eller en ting imellom?

 

Om du bremser ned et foton... vil det beholde den begrensede farten eller vil det øke igjen i vakum, og hvor opptar den denne energien fra?

6728547[/snapback]

Som jeg har poengtert tidligere. Lyset går med konstant hastighet, uansett hvor det går. Om det går gjennom glass som har en brytningsindex lik 1.5 som bremser farten ned til 200 000km/s. Denne farten er bare en effektiv fart for en som ser utenfra. Lyset spretter i alle retninger og til slutt i fremoverretning. Sannsynligheten for fremoverretning er mye større enn alle andre retninger farten fremover er redusert.

 

Om du vil regne ut energien til fotonet før det går inn i glass (vakum), i glass og ut i vakum blir energien fortsatt den samme.

 

i)Før glass:

E=hf = hc/(lambda_0)

 

ii) I glass

E=hf = hc/(lambda_g)=hv/lambda_glass = h(c/n_glass)/(lambda_0 / n_glass)=hc/(lambda_0)

 

iii) Etter glass (vakum)

E=hf = hc/(lambda_0)

 

bølgelengde i vakum lambda_0 = c/f

bølgelengde i glass lambda_g = lambda_0 / n_glass =(c/f)/n

 

Det vil si at energien fortsatt er den samme uansett hvor lyset beveger seg. Den har verken mistet energi eller fått ekstra energi. Den eneste måten å endre energien på er å endre på frekvensen.

 

Overaskende nok for mange er frekvensen uendret i glass, selv om bølgelengden blir kortere!

Endret 23. august 2006 av ddd-king

[Torbjørn]

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

 

Så fotoner er både masse og energi? Eller en ting imellom?

 

Om du bremser ned et foton... vil det beholde den begrensede farten eller vil det øke igjen i vakum, og hvor opptar den denne energien fra?

6728547[/snapback]

 

det er frekvensen som bestemmer energien, som senere svart.

 

og ditt første spørsmål: alt som er energi, har også masse, følgelig også fotoner

[Ornthoron]

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

 

Så fotoner er både masse og energi? Eller en ting imellom?

 

Om du bremser ned et foton... vil det beholde den begrensede farten eller vil det øke igjen i vakum, og hvor opptar den denne energien fra?

6728547[/snapback]

 

det er frekvensen som bestemmer energien, som senere svart.

 

og ditt første spørsmål: alt som er energi, har også masse, følgelig også fotoner

6729889[/snapback]

 

Dette er ikke riktig. Formelen E=mc^2 gjelder bare for partikler i ro. Den fulle formelen er E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2 . Det betyr at partikler ikke nødvendigvis trenger å ha masse for å ha energi, så lenge de har bevegelsesmengde (p). Fotoner er masseløse, så de har energi E=pc.

 

Det er også en feiltolkning å si at energi og masse er likeverdige størrelser. Det er energi som er den fundamentale størrelsen i universet, masse er bare en bivirkning. Selv om alt som har masse også har energi, betyr ikke det at alt som har energi også har masse.

[ddd-king]

Du er veldig kunnskapsrik Ornthoron.

Hvilken teknisk bakgrunn har du?

[Ornthoron]

Du er veldig kunnskapsrik Ornthoron. 

Hvilken teknisk bakgrunn har du?

6741262[/snapback]

 

Mange takk! Jeg har alltid vært veldig nysgjerrig, men min formelle bakgrunn er tre års fysikkstudier ved Universitetet i Oslo.

[GeO]

Du er veldig kunnskapsrik Ornthoron. 

Hvilken teknisk bakgrunn har du?

6741262[/snapback]

 

Mange takk! Jeg har alltid vært veldig nysgjerrig, men min formelle bakgrunn er tre års fysikkstudier ved Universitetet i Oslo.

6741767[/snapback]

Det er jo slike tråder (og fremfor alt forummedlemmer!) som gjør det litt meningsfylt å faktisk bruke dette forumet. Perfekt supplement til 3FY-timene og i det hele tatt en inspirasjonskilde (i likhet med min nyanskaffede bok "Lærebog i fysik" fra 1898, skrevet av "D. Isaachsen, docent ved Sjøkrigsskolen").

[kyrsjo]

fotoner har 0 hvilemasse, men siden de har energi _må_ de også ha masse. E=mc2

 

Så fotoner er både masse og energi? Eller en ting imellom?

 

Om du bremser ned et foton... vil det beholde den begrensede farten eller vil det øke igjen i vakum, og hvor opptar den denne energien fra?

6728547[/snapback]

 

det er frekvensen som bestemmer energien, som senere svart.

 

og ditt første spørsmål: alt som er energi, har også masse, følgelig også fotoner

6729889[/snapback]

 

Dette er ikke riktig. Formelen E=mc^2 gjelder bare for partikler i ro. Den fulle formelen er E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2 . Det betyr at partikler ikke nødvendigvis trenger å ha masse for å ha energi, så lenge de har bevegelsesmengde (p). Fotoner er masseløse, så de har energi E=pc.

 

Det er også en feiltolkning å si at energi og masse er likeverdige størrelser. Det er energi som er den fundamentale størrelsen i universet, masse er bare en bivirkning. Selv om alt som har masse også har energi, betyr ikke det at alt som har energi også har masse.

6740877[/snapback]

 

Jøss, så det er flere av oss her Flott forklaring!