Siis miksi ihmeessä valon nopeus on vakio (joojoo, kyse on jostain koordinaattikikkailusta, mut siis täh?). Minkä ihmeen takia sen valon matkakesto tismalleen SAMA näissä tapauksissa:
kohteesta A lähetetty valo kohti A:ta lähestyvää kohdetta B
kohteesta A lähetetty valo kohti A:sta etääntyvää kohdetta B
Selittäkää, pliiis!
kohteesta A lähetetty valo kohti A:ta lähestyvää kohdetta B
kohteesta A lähetetty valo kohti A:sta etääntyvää kohdetta B
Selittäkää, pliiis!
Vastaukset 41
Vanhimmat
Ootko varma että toi pitää paikkaansa? Maalaisjärjellä ajatellen ei voi pitää paikkaansa.
Tarkista vaikka fysiikan kirjasta. Asia on todellakin näin! Eikös olekin maalaisjärjen vastaista! :)
Mistä muualta (keskustelusaitilta) kandee kysellä tätä asiaa?
Tuskin kukaan tietää, miksi valon nopeus on vakio. Näin vaan ovat kokeet osoittaneet ja tämän havainnon perusteella on päädytty suhteellisuusteoriaan. Suhteellisuusteoriahan alkaa aksioomalla: oletetaan että valon nopeus tyhjiössä on vakio...
Paitsi että ei tietenkään tiedetä varmuudella, että valon nopeus on vakio. Mutta havainnot viittaavat vahvasti siihen suuntaan.
Perusteet siihen, että valon nopeus on vakio, ja että matkaan käytetty aika on erilainen eri havaitsijoille löytyvät todellakin perustellusti suhteellisuusteoriasta. Mutta kuinka selittää se maallikolle, kuten mulle?
Tai unohtakaa koko juttu. Yritän selvittää sen omin neuvoin.
Mutta teoriaa riittää...Millä nopeudella valon pitäisi kulkea ja miksi sen pitäisi muuttua? Eihän sillä ole lepomassaa ; ei sitä voi kiihdyttää. Valon nopeus on vakio tyhjiössä missä koordinaatistossa tahansa mitattuna (näinhän kirjassa kerrottaneen). Omien päätelmien mukaan (älä ota siis liian vakavasti) aika dilaatio ilmenee vuorovaikutusten hidastumisena samassa liiketilassa olevien hiukkasten välillä. Tai ainakin niissä vuorovaikutuksissa, jossa välittäjähiukkanen on massaton ts. v=c. Tämä seikka johtaa siihen että, valon nopeus (ainakin näyttäisi) olevan vakio tyhjiössä kaikissa koordinaatistoissa. Asiaa puolihuomaamatta sivusin edellisessä keskustelussa.
Havaittu signaali (valo) on jonkin "signaalihässäkän" resultantti. Ja resultantin pituus on vakio "c"! Siksi jokainen saa lopputulokseksi "c", koska kyseessä on monimutkaisempi ilmiö kuin pelkkä kiven heittäminen havaitsijan päähän (fotoniin vertaus).
Vaikka valoa kuvataan fotonina ja aaltoliikkeenä, se on kuitenkin monimutakaisemman signaalikentän yhteenlaskettu lopputulos! Ja tähän vaikuttaa ehkä havaitijan systeemin kyky reagoida vain tiettyyn signaalikentän resultanttiin.
Sama kuin katselisimme maailmaa avaimenreiän läpi ja näkisimme aina avaimenreiän (eli nopeuden "c") :)
kun tänne kirjoittelee. Tulee paha moraalinen rapu.
Maxwellin yhtälöistä nähdään sähkömagneettisen aaltoliikkeen etenevät tyhjiössä aina nopeudella c.
Mutta nopeudella minkä suhteen? Lähteen suhteen tuntuisi loogiselta, mutta tämä on kokeellisesti osoitettu vääräksi lähtökohdaksi, josta lyhyt esimerkki:
Kaksoistähtien kiertonopeudet ovat suuria. En muista tähdistön nimeä, jossa seuraava on todettu, mutta siinä nyt kuitenkin on isompi tähti ja pienempi tähti. Jos valon nopeus riippuisi lähteestä, nähtäisiin pikkutähdestä maapallolla useita kuvia. Näin ei kuitenkaan tapahdu: Niitä nähdään yksi. En ola varma ymmärsitkö syytä, mutta tämä on hankala selittää, piirros helpottaisi huomattavasti.
Eetterinäkökulma(t)kin on todennettu vääräksi, ks. Michelson-Morleyn koe. Tämän lisäksi vielä: Jos eetteri olisi olemassa, esim. mikroaaltouunit (toimivat sm-säteilyllä) eivät toimisi kaukaisissa galakseissa, jotka etääntyvät maapallosta 80% valonnopeudesta.
Viimeisenä vaihtoehtona on siis valonnopeuden vakioisuus kaiken suhteen. Tämä on kokeellisestikin todettu pitävän paikkansa.
Suppea suhteellisuusteoria lähtee siis kahdesta premissistä: 1. Kaikki fysiikan lait ovat samat kaikille tasaisessa liikkeessä oleville havainnoitsijoille. 2. Valo liikkuu nopeudella c kaikkien havainnoitsijoiden suhteen. Näistä päästään sitten suhtellisuusteorian ennustamiin aikavääristymiin jne.
Ennen siis tiedettiin mekaniikan lakien pätevän kaikille tasaisessa liikkessä oleville havainnoitsijoille. Suppea suhteellisuusteria laajensi vain tämän käsityksen sm-säteilyyn.
Kaksoispulsarin tapauksessa tähdet ovat kuitenkin kiihtyvässä liikkeessä. Kun ajatellaan niin, että säteily etenee häiriönä kunkin objektin omassa sm-kentässä, asia ei ole kovinkaan yksiselitteinen.
Jos liike olisi lineaarista, silloin asiassa ei olisi niin paljon tulkinnan varaa.
Valon nopeudeksi on mitattu c riippumatta siitä mikä on lähteen nopeus suhteesa mittaajaan. On
käytetty pyöriviä peilejä, on mitattu kaukaisesta lähteestä tulevaa valoa käyttämällä Jupiterin kuita hyväksi jne. jne.
Aina saadaan valon nopeudeksi mittaajan systeemissä, mittaajan laitteilla vakio c.
Saat vapaasti keksiä teorian, kunhan se on sopusoinnussa tämän mittauksen kanssa. Einstein kehitti suhteellisuusteorian.
Kysymys kuuluu mitä mitataan ?
Mitataanko valon etenemisnopeutta joka on aina allonpituuden ja taajuuden tulo = c vai havaitsijan ja valonnopeuden välistä nopeuseroa.
Peilimittaus on huono, koska peiliin syntyy aina uusi impulssipiste, josta valo tietenkin etenee nopeudella c seuraavaan peiliin.
1728 James Bradley mittasi eri tähdistä tulevan valon nopeudeksi RIIPPUMATTA TÄHDESTÄ vakion = c.
Tuossa linkki:
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/measure_c.html
In 1879 it was thought that light must propagate through a medium in space just as sound propagates through the air and other substances. The two scientists Michelson and Morley set up an experiment to attempt to detect the ether, by observing relative changes in the speed of light as the Earth changed its direction of travel relative to the sun during the year.
*** To their surprise, they failed to detect any change in the speed of light. ****
Sitä ei tietenkään olekaan ja sen MM-koe osoitti, mutta nythän ei ollut kyse siitä vaan siitä onko c vakio lähteen suhteen vai ei.
Kaikki ovat tyytyväisiä ja mittaavat nopeudeksi c riippumatta siitä missä suhteellisessa liiketilassa ne ovat lähteen kanssa. Mittaaja määrää valonnopeuden.
Jos samaa valosignaalia mittaa vaikka kymmenen havaitsijaa, niin jokainen saa nopeudeksi c, riippumatta siitä missä liiketilassa ne ovat toisiinsa nähden.
miksi valon nopeus on vakio?
itse ajatelen näin, vaikken asiasta paljoa tiedäkkään: jos signaalit voisivat kulkea äärettömiä nopeuksia, kuten Newton laeissaan oletti, syyn ja seurauksen suhde hämärtyisi. siis esim. voisi tulla kiistaa kuka todellisuudessa lähettää signaalin ja kuka vastaanottaa
joten on pakko olla suurin mahdollinen nopeus.
(okei, voisihan se lähestyä ääretöntä, ei puhuta siitä)
miksi nopeus on juuri tämä?
millaisen vastauksen haluaisit?
voidaan antaa hirmuinen määrä vastauksia, mutta loppujenlopuksi on olemassa vain relaatioita
*x on y:n veli, y on x:n sisko tyyliin*
koska jos valon nopeus ei olisi tuo mainittu, olisi maailmankaikkeus erilainen. silloinkin kysyisit samaa asiaa.
mitään syvällisempää vastausta ei suhteellisuusteoriasta saa, koska teoria on rakennettu tämän faktan (?) päälle.
ehkäpä nämä uusimmat teoriat raottavat uusia yhteyksiä, mutta tuollaisia minkätakia-kysymyksiä voit kysellä maailman loppuun saakka ;)
Kausaalisuus ei todellakaan rikkoutuisi millään tavoin olipa informaation nopeus mikä tahansa. Ääretönhän se ei voi tietenkään olla missään tilanteessa.
Kausaalisuus voi rikkoutua vain erikoisen suhteellisuusteorian mukaisista lähtökohdista tarkastellen. Jos joku voisi liikkua valoa nopeammin sen voimassa ollen, silloin kausaalisuus oli vaarassa.
Ja jos asia on kuten olettaa sopii, että tästä hetkestä ei voi liikkua suuntaan eikä toiseen, suhteellisuusteoreettinen lähtökohta on loogisesti ristiriitainen.
Jos asia on kuten oletan, että valo etenee häiriönä elektronin omassa kentässä, tällöin ongelmia ei tulkinnan suhteen ole olemassa.
Kaksoistähdissä fotonin emittoiman elektronin kenttä sijaitsee keskimäärin tähden radan keksipisteessä, joten etäältä tarkasteltuna kentän siirtymä on niin pieni, että muutosta nopeuden suhteen ei havaita.
.. mitä tarkoitin.
en edes väittänyt kausaalisuuden rikkoutuvan todellisilla nopeuksilla.
kerroin äärettömän signaalinopeuden olevan (vähintäänkin mielestäni) mieletön.
kömpelönä esimerkkinä.... sirotellaan jonkinnäköisiä lähettimiä avaruuteen laajalle alueelle. kun yksi näistä piippaa vaikka satunnaisesti, lähettää se signaalin toisille. jos signaalin kulkunopeus on ääretön,
( ei saivarrella, laitteet reagoivat myös äärettömillä nopeuksilla)
ei mielestäni voida sanoa mikä lähetin sen on alunperin lähettänyt. kaikki lähettimet lähettävät jokaiselle lähettimelle signaalin samaan aikaan.
käsityksemme Newtoniin, sikäli kun hänen teorioissaan nyt sitten oletettiin ääretöntä informaation nopeutta.
Eikö lähtökohtana muutenkin ollut avaruuden origo, jossa nyt sinällään ei ole muutenkaan mitään mieltä.
En siis itse nojaa Einsteiniin, enkä Newtoniin. Yleisestä ajan hetkellisyydestä en halua luopua.
Valon nopeus on vakio eli sovittu juttu. Suhteollisuusteoreettinen. Ja nimen omaan tyhjiössä.
Ja niin hyvin kuin sitä voidaan mitata, sopii melko hyvin yhtälöön.
Doppler-ilmiö tarkoittaa liikkuvan kohteen allonpituuden näennäistä muuttumista paikallaan pysyvään havainnoijaan nähden (basic defualt). Toisaalta voivathan molemmat liikkua... ilmiö pysyy samana.
Se, miten valon nopues näennäisesti matkan suhteen muuttuu riippuen siitä lähestyvätkö vai etenevätkö lähde ja kohde toisistaan (vai paikallaan molemmat) onkin himmeämpi juttu ?
Maalaisjärjellä ajateltuna hommahan ei voi toimia. Tai sitten valon nopeus ei ole vakio. Tai mittaus on epätarkkaa. Tai sitten mittauskentässä olevat gravitaatiokentät (meidän tapauksessamme maa, kuu, ym.) vaikuttavat asiaan.
Tai sitten on olemassa jokin näppärä selitys johon jotkut keskustelijat vetosivatkin, mutta eivät osanneet asiaa selittää tavikselle (vain jotain linkkejä mitä ei nyt jaksa...).
Koska onhan todistettu että valo kaareutuu gravitaatiokenttien mukaan. Eli sillä on massaa.
Joten näillä maanantaiaamun vitun järkevillä kristallinkirkkailla krapulapäätelmillä kumoan alkuperäisen väitteen ja kyseenalaistan koko suhteollisuusteorian niiltä kohdin. Muuten se on kyllä ihan näppärä ajatusrakennelma.
Jos alan liikkua valon nopeudella poispäin valonlähteestä hetkeä ennekuin valo liipaistaan suuntaani, tai sitten pysyn koko ajan sentin päässä, näenkö valonlähteen hitaammin/nopeammin ? Jos pakenen, mua ei saa niin äkkiä kiinni ?
Vai onko se vastaantuleva tavarajuna ?
Ja onhan se todettu että erilaisissa välittäjäaineissa valon nopeus ei enää olekaan vakio...?
No, kertokaas ny miten homma etenee... ?
> Se, miten valon nopues näennäisesti matkan suhteen
> muuttuu riippuen siitä lähestyvätkö vai etenevätkö
> lähde ja kohde toisistaan (vai paikallaan molemmat)
> onkin himmeämpi juttu ?
Selkee juttu: Sekä lähde ja kohde mittaavat sen nopeudeksi "c" ja ei ole väliä millä nopeudella he toistensa suhteen liikkuvat. Tästä kaikki kokeet ja teoriat ovat yhtä mieltä.
Mutta se mistä ko. seikka johtuu ON HYVÄ KYSYMYS!
Itse olen sitä mieltä, että molempien päät ovat niin rajoittuneita, etteivät ymmärrä selvää asiaa! Ja katselevat maailmaa pienen reiän läpi, josta näkyy vain vakio "c" (saksassa sanosivat tirkistelyksi). :)
Ei kyllä tietääkseni pidä paikkaansa.
>Ja onhan se todettu että erilaisissa >välittäjäaineissa valon nopeus ei enää olekaan >vakio...?
QED on aika hyvä yritelmä, joka osaa matemaattisesti ratkaista joukon (valoon) liittyvät ongelmat.
http://www.spaceandmotion.com/Wolff-Feynman-QED.htm
aina etenemisnopeus samaksi, ellei edetä samalla nopeudella kuin aallot, jolloin aaltoja ei havaita ollenkaan.
Jos aallonpituus on 20m ja veneesi 4 metriä ja painelet samaa vauhtia kuin aallokko etenee, et huomaa aallokkoa ollenkaan ( silmät kiinni ), eli olet ns. mittauskyvyn ulkopuolella.
Jos etenet hieman hitaammin kuin allokko ja mittaat taajuuden ( eli ajan ) aallonharjojen välillä ja etenemäsi matkan ja kerrot ne keskenään, niin saat aina aaltojen etenemisnopeuden ( et nopeuseroa niihin nähden ).
Mitään käsitystä siitä, mikä on nopeutesi aallokkoon nähden et saa suoraan selville, koska et voi tietää milloin olet levossa niihin nähden.
Vain jos tiedät perusaallonpituuden (silmät auki, näet sen) ja vertaat sitä kokemaasi aallonpituuteen voit päätellä oman nopeutesi.
Mieleeni on hiipinyt ajatus, että onko tässä sattunut kömmähdys teorian laatijalle, koska kuitenkin aallonpituus muuttuu myöskin valon tapauksessa, joka jo sinällään kertoo että nopeusero on olemassa.
Eräs ratkaisu siihen, että valonnopeus on "c" jokaisella mittaajalla on, että heti kun se saapuu gravitaatiokenttään, se lisää tai vähentää nopeuttaan sopivasti, jotta lopputulos sopii kyseiseen painovoimasysteemiin?
Tällöin kaikki mittaavat "c" ja siitä huolimatta
kaukaisten tähtien punasiirtymät 0.8 ovat mahdollisia. Koska painovoima myös taivuttaa valoa, niin miksi se ei yhtä hyvin myös kiihdyttäisi tai hidastaisi sitä?
Jep! Aika hyvä ratkaisu :)
Nyt pätee kaikki tunnetut mittaukset! Valo siis kiihtyy tai hidastuu painovoimakentässä niin, että sen nopeus sopii kyseiseen systeemiin. Ja kun me mittaamme syvällä omassa galaksissamme, ovat kaikki havaitut fotonit jo sopeutuneet linnunratamme paikalliseen gravitaatioon.
Sähkömagneettinen säteily etenee gravitaatiokentässä ja tyhjiössä nopeudella c. Eri liiketiloissa olevien gravitaatiokenttien välissä sms muuttaa nopeuttaan gravitaatioon verrannollisesti. Lisäksi sms taipuu gravitaation johdosta. :D
Nämä kenttien välisten vuorovaiktusten tunteminen olisi todella mielenkiintoinen selvityskohde.
Kaikki niihin liittyvä matematiikka on vain laadittu suhteellisuusteorian pohjalta (tensorilaskenta), jota on vaikea sisäistää ( ajan suhteellisuus aina mukana ).
Ei kai tensorilla ole mitään tekemistä suhteelisuusteorian kanssa? :)
Elikkä jos todellakin on niin, että valon vakionopeus johtuu gravitaatiosta, niin Einsteinin suhteellisuusteoria on puutaheinää. :D
No tämä palauttaisi tietyn järjen avaruuteen?
Tässä esimerkiksi yksi viittaus aiheeseen.
http://www.helsinki.fi/~eisaksso/nordstrom/gunnar.html
Väittäisinpä näin:
Suurin nopeus on c. Kun havaitsija liikkuu nopeudella c kohti vastakkaisesta suunnasta saapuvaa signaalia(etenemisnopeus=c), havaaitsija havaitsee signaalin kulkevan nopeudella 2c.
Tällöin maksimisignaalinopeus on c, mutta nopeusero on 2c. Voiko joku väittää muuta?
Tunnettua on, että mikään ei voi liikkua yli "c":n, jos paikalla on (paljon) materiaa! Hiukkaskiihdyttimen käyttäjät tuntevat ko. ongelman! Vaikka he laittaisivat kuinka paljon hyvänsä hiukkasten kiihdyttämiseen maapallon gravitaatiokentässä, niin ne eivät suostu menemään valoa nopeammin! Erittän vakava fakta.
Elikkä ainoa mahdollisuus, jolloin havaitsija voi kulkea nopeudella "C", on että hän on jossain hyvin kaukana kaikesta materiasta. Ok. Oletetaan niin. Siis kaukana jossain autiossa avaruudessa liikkuu havaitsija meihin nähden nopeudella "c". Hänellä on jokin tietty määrä massa mukanaan, koska hän on "havaitsija" (avaruusalus tms.). Ok.
Kun häntä vastaan tulee signaali (massaton), niin se välittömästi vaihtaa nopeudekseen "c", kun se tulee havaitsijan materian (avaruusalus) vaikutuspiiriin. Ja havaitsija havaitsee signaalin kulkevan nopeudella "c". Ei muuta.
Maksiminopeus ON vapaa, mutta materian gravitaatiokentässä signaali liikkuu nopeudella "c".
Niinhän kirjoissa seisoo, mutta empiiristä tietoa ei voine asiasta olla/saada.
Albert Michelson'in USA:ssa tekemä mittauspöytäkirja vuodelta 1880.
"Experimental Determination of the Velocity of Light
Made at the U.S. Naval Academy, Annapolis.
By
Albert A. Michelson, Master U.S. Navy"
Löytyy esimerkiksi allaolevasta linkistä:
http://www.gutenberg.org/files/11753/11753-h/11753-h.htm
Sikäli kuin se tekee jonkun "hullua" hurskaammaksi. Vakio mikä vakio maan päällä.
Mittauksia näyttää olevan pikaisesti katsottuna useita, mutta missäs mittauksessa havaitsija liikkuu signaalin suhteen?
Tässä mittauksessa maa liikkuu auringon ympäri:
http://www.mathpages.com/rr/s2-05/2-05.htm
Tässäkin mittauksessa ilmeisesti suurin arvo on sillä tiedolla, että lähteen liikkuminen ei aiheuta vastaavaa ilmiötä (siis käänteistä) kuin kohteen liikkuminen. Tämän nimenomaa suhteellisuusteoria edellyttäisi. Eli siis valonnopeus ei olisikkaan vakio, vaan on sopeutunut auringon gravitaatiokenttään.
Auringolla on 99.8% aurinkokunnan massasta. Maapallon liikkuminen lähteen suuntaisesti ei aiheuta mitään muutosta lähteen sijaintiin. Eli käytännössä aurinko määräisi saapuvan säteilyn nopeuden tässä mittauksessa. Ja vain poikkisuuntainen liikkuminen auringo-lähde-akselin suhteen aiheuttaa ilmiöitä.
(Joku todistakoon muuta?)
Jos molemmat havaitsija ovat maanpallon päällä, niin maapallo määrää valonnopeudeksi c. Tällöin A:n tai B:n liiketilalla ei ole käytännön merkitystä lopputulokseen. Maapallolla vallitseva gravitaatiokenttä määrää valonnopeuden ja matkakesto on aina lähes sama.
Tilanne on eri, jos A ja B ovat gravitaatiokentissä, jotka liikkuuvat toistensa suhteen. Valonnopeus on vakio kussakin kentässä paikallisesti.
Lisäksi lopputulokseen vaikuttaa A:n ja B:n välissä mahdollisesti olevat liikkuvat gravitaatiokentät.
Valonnopeus ei ole vakio.
Moni varmaan kiroo ja luulee että taas joku höyrypää siellä taas raapustelee omia teorioitaan, mutta näin ei ole sillä olen samaa mieltä että suurin signaalinopeus on c. Mutta sanokaapa mikä on valonnopeus, enkä nyt tarkoita sitä jumalattoman suurta lukuarvoa, vaan miten se määritellään, enkä nyt tarkoita c=l/t taikka c=aallonpituus*taajuus. Käytännössä asia on monimutkaisempi, sillä joudutaan käyttämään aaltopaketteja eli valopulsseja, joiden ryhmänopeus voi anomaalisessa dispersiossa ylittää c:n, eli "valo voi kulkea itseään nopeammin", vaihenopeudesta puhumattakaan sillä esimerkiksi pulssin komponenttiaalto esim. sin-aalto on olemassa jo kaikkialla, aina äärettömyydestä äärettömyyteen, joten se on jo kaikkialla joten eipä sen nopeudellakaan ole mitään merkitystä ja sitä paitsi eihän sitä kukaan edes voi mitata.
Koko jutussa onkin kysymys siitä ettei valonryhmänopeus ole aina valon signaalinopeus, kuten ei myöskään ryhmänopeus ole aina sama kuin vaihenopeus. Ja valolla tässä valonopeuden vakioisuus asiassa ei kannata ajatella yksittäistä fotonia vaan laajempaa moskana eli aaltorintamana, sillä tuohon kavalaan fotoniin liittyy kirottu todennäköisyysluonne.
Normaalisti valonnopeudeksi määritellän havaitun signaalin kulkuajasta ja matkasta laskettava nopeus. Kun mitataan maan radan avulla, niin valonlähde on jokin kaukainen tähti. Kyseinen matka on pitkä ja aikakin kohtuullinen. Eli siis kyseessä on jonkinlainen keskiarvo meidän aurinkokunnassa (tässä mittausmenetelmässä).
Kun mitataan pyörivillä peileillä, matka on lyhyempi, mutta kuitenkin atomeihin verrattuna suuri.