Ahh, twoje pierwsze pytanie jest najłatwiejsze! Światło porusza się z prędkością światła w próżni, która jest stała. Więc nie ma żadnego przyspieszania ani spowalniania.
Światło „zwalnia” jednak, gdy podróżuje przez materiały, takie jak szkło lub woda. W rzeczywistości fotony są absorbowane i ponownie emitowane przez atomy materiału, w którym światło podróżuje. Można obliczyć prędkość światła w materiale dzieląc prędkość światła w próżni (około 3 razy 10^8 metrów/sekundę) przez współczynnik załamania światła materiału, który jest około 1,4 dla większości rodzajów szkła, na przykład.
Światło zareaguje na pole grawitacyjne i zmieni swój kierunek (znowu, tak naprawdę nie „przyspieszając” — Einstein mówi nam, że ten efekt pochodzi z faktu, że przestrzeń i czas nie są „płaskie”, a promienie świetlne po prostu podążają najkrótszą drogą między dwoma punktami, która może być zakrzywiona). Kiedy foton podróżuje w kierunku potencjału grawitacyjnego, zbiera energię i zmienia kolor, stając się „niebiesko przesunięty”. W drodze na zewnątrz staje się „przesunięty ku czerwieni”, ponieważ traci energię. Obserwator będzie zawsze zobaczyć foton podróżuje z prędkością światła, jak to osiągnie go, jednak.
Elektrony poruszają się cały czas. Istnieją dwa rodzaje „perpetum mobile” – maszyny, w których części poruszają się cały czas, oraz maszyny, z których można wydobyć energię, pozostawiając je w oryginalnym stanie. Pierwszy rodzaj nie narusza zasad zachowania energii ani niczego innego – ruch może trwać w nieskończoność bez dodawania lub odejmowania energii – nie ma „tarcia” dla elektronów w ich najniższym stanie energetycznym na orbitach wokół jąder atomowych. Nie ma również średniej prędkości tych elektronów, ale jeśli miałbyś dokonać pomiaru chwilowej prędkości elektronu w atomie w dowolnym momencie czasu, stwierdzisz, że się porusza.
Co czyni to wszystko w porządku jest to, że elektrony nie mogą stracić energii, jeśli są już w ich najniższym stanie energetycznym. Mechanika kwantowa ma tę dziwną cechę, że istnieje coś takiego jak najniższy stan energetyczny, który zazwyczaj jest ściśle związanym stanem, w którym elektron znajduje się blisko jądra atomu. Jeżeli zbliżysz go do j±dra, to będziesz musiał zamkn±ć go w mniejszej przestrzeni. Zamknięcie elektronów w małych objętościach przestrzeni zwiększa wartość oczekiwaną ich prędkości (jednocześnie zmniejszając elektrostatyczną energię potencjalną, ponieważ przeciwne ładunki przyciągają się). W pewnej szczęśliwej równowadze, energia jest zminimalizowana — przybliż elektron i musi on poruszać się szybciej, zwiększając energię, zabierz go, a elektrostatyczna energia potencjalna jest wyższa.
Tom
(opublikowano dnia 10/22/2007)
.