Az első kérdésed a könnyű! A fény vákuumban a fénysebességgel terjed, ami egy állandó. Tehát nincs se gyorsulás, se lassulás.
A fény azonban “lelassul”, amikor anyagokon, például üvegen vagy vízen keresztül halad. A valóságban a fotonokat elnyelik és újra kibocsátják annak az anyagnak az atomjai, amelyben a fény halad. A fény sebességét egy anyagban úgy tudod kiszámítani, hogy a vákuumban mért fénysebességet (kb. 3-szor 10^8 méter/másodperc) elosztod az anyag törésmutatójával, ami például a legtöbb üvegfajta esetében 1,4 körül van.
A fény reagál a gravitációs mezőre, és megváltoztatja az irányát (ismétlem, nem igazán “gyorsul” — Einstein szerint ez a hatás abból ered, hogy a tér és az idő nem “sík”, és a fénysugarak csak a legrövidebb távolságot követik két pont között, ami lehet görbült is). Amikor egy foton gravitációs potenciálba kerül, energiát vesz fel és megváltoztatja a színét, “kékeltolódik”. Kifelé menet “vöröseltolódik”, mivel energiát veszít. A megfigyelő azonban mindig a fénysebességgel haladó fotont látja, amint eléri őt.
Az elektronok állandóan mozognak. Kétféle “perpetuum mobile” létezik — olyan gépek, amelyekben a részek állandóan mozognak, és olyanok, amelyekből energiát lehet kivonni, miközben az eredeti állapotában hagyjuk. Az első fajta nem sérti az energia megőrzését vagy bármi mást — a mozgás a végtelenségig folytatódhat anélkül, hogy energiát adnánk hozzá vagy vonnánk el — nincs “súrlódás” az atommagok körül keringő, a legalacsonyabb energiaállapotú elektronok számára. Ezeknek az elektronoknak nincs átlagos sebessége sem, de ha megmérnénk egy atomban lévő elektron pillanatnyi sebességét bármelyik időpillanatban, akkor azt találnánk, hogy mozog.
Az egészet az teszi rendbe, hogy az elektronok nem veszíthetnek energiát, ha már a legalacsonyabb energiájú állapotukban vannak. A kvantummechanikának megvan az a furcsa tulajdonsága, hogy létezik olyan, hogy legalacsonyabb energiaállapot, ami általában egy szorosan kötött állapot, ahol az elektron az atommag közelében található. Ha átlagosan közelebb kerül, akkor egy kisebb térfogatú térbe kell bezárni. Az elektronok kis térfogatba zárása növeli a sebességük várható értékét (miközben csökkenti az elektrosztatikus potenciális energiát, mivel az ellentétes töltések vonzzák egymást). Egy bizonyos boldog egyensúlyi állapotnál az energia minimalizálódik — hozzuk közelebb az elektront, és gyorsabban kell mozognia, ami növeli az energiát, vegyük távolabb, és az elektrosztatikus potenciális energia nagyobb.
Tom
(megjelent: 2007.10.22.)