Aha, vaše první otázka je snadná! Světlo se ve vakuu pohybuje rychlostí světla, která je konstantní. Nedochází tedy k žádnému zrychlování ani zpomalování.
Světlo se však „zpomaluje“, když prochází materiály, jako je sklo nebo voda. Ve skutečnosti jsou fotony pohlcovány a znovu vyzařovány atomy materiálu, ve kterém světlo putuje. Rychlost světla v materiálu můžete vypočítat tak, že rychlost světla ve vakuu (asi 3 krát 10^8 metrů za sekundu) vydělíte indexem lomu materiálu, který je například u většiny druhů skla asi 1,4. To znamená, že rychlost světla ve vakuu je asi 1,5 metru za sekundu.
Světlo bude reagovat na gravitační pole a změní svůj směr (opět nejde o skutečné „zrychlení“ – Einstein nám říká, že tento efekt vychází z toho, že prostor a čas nejsou „ploché“ a světelné paprsky prostě sledují nejkratší vzdálenost mezi dvěma body, která může být zakřivená). Když foton putuje do gravitačního potenciálu, nabere energii a změní barvu a stane se „modře posunutým“. Na cestě ven se stává „červeně posunutým“, protože ztrácí energii. Pozorovatel však vždy uvidí foton pohybující se rychlostí světla, když k němu dorazí.
Elektrony se pohybují neustále. Existují dva druhy „perpetuum mobile“ – stroje, v nichž se jejich části neustále pohybují, a stroje, z nichž můžete odebírat energii a zároveň je ponechat v původním stavu. První druh neporušuje zachování energie ani nic jiného — pohyb může pokračovat donekonečna, aniž by se přidávala nebo ubírala energie — u elektronů v jejich oběžných drahách kolem atomových jader v nejnižším energetickém stavu neexistuje žádné „tření“. Neexistuje ani žádná průměrná rychlost těchto elektronů, ale pokud byste provedli měření okamžité rychlosti elektronu v atomu v libovolném časovém okamžiku, zjistíte, že se pohybuje.
To vše je v pořádku, protože elektrony nemohou ztrácet energii, pokud se již nacházejí v nejnižším energetickém stavu. Kvantová mechanika má tu zvláštní vlastnost, že existuje něco jako stav s nejnižší energií, což je obvykle těsně vázaný stav, kdy se elektron nachází v blízkosti jádra atomu. Pokud se dostane v průměru blíže, musíte ho omezit na menší objem prostoru. Uzavření elektronů do malých objemů prostoru zvyšuje očekávanou hodnotu jejich rychlosti (a zároveň snižuje elektrostatickou potenciální energii, protože opačné náboje se přitahují). V určité šťastné rovnováze je energie minimalizována – přiblížíte-li elektron, musí se pohybovat rychleji, čímž se energie zvyšuje, odeberete-li jej, elektrostatická potenciální energie je vyšší.
Tom
(zveřejněno 22.10.2007)