Ahh, a sua primeira pergunta é a mais fácil! A luz viaja à velocidade da luz no vácuo, que é uma constante. Portanto não há aceleração ou desaceleração.
Luz “abranda”, no entanto, quando viaja através de materiais, como vidro ou água. Na realidade, os fótons são absorvidos e reemitidos pelos átomos do material em que a luz está viajando. Você pode calcular a velocidade da luz em um material dividindo a velocidade da luz no vácuo (cerca de 3 vezes 10^8 metros/segundo) pelo índice de refração do material, que é cerca de 1,4 para a maioria dos tipos de vidro, por exemplo.
A luz reagirá a um campo gravitacional e mudará sua direção (novamente, não “acelerando” realmente — Einstein nos diz que este efeito vem do fato de que espaço e tempo não são “planos” e os raios de luz apenas seguem a menor distância entre dois pontos, que podem ser curvados). Quando um fóton viaja para um potencial gravitacional, ele capta energia e muda de cor, tornando-se “azulado”. Na saída, ele se torna “redshifted” (deslocado para o vermelho), pois perde energia. Um observador sempre verá o fóton viajando à velocidade da luz quando ele chega até ele, porém.
Electrões movem-se o tempo todo. Existem dois tipos de “máquinas de movimento perpétuo” — máquinas em que as peças se movem o tempo todo, e máquinas das quais você pode extrair energia dele enquanto o deixa no estado original. O primeiro tipo não viola a conservação de energia ou nada — o movimento pode continuar indefinidamente sem adicionar ou subtrair energia — não há “fricção” para elétrons em suas órbitas de estado de menor energia ao redor dos núcleos atômicos. Também não há velocidade média desses elétrons, mas se você fizer uma medição da velocidade instantânea de um elétron em um átomo a qualquer instante, você vai descobrir que ele está se movendo.
O que torna tudo isto correcto é que os electrões não podem perder energia se já estiverem no seu estado de menor energia. A mecânica quântica tem a característica estranha de existir um estado de energia mais baixa, que normalmente é um estado estreitamente ligado onde o electrão se encontra próximo do núcleo de um átomo. Aproxime-o mais, em média, e você tem que confiná-lo a um volume menor de espaço. Confinar os electrões a pequenos volumes de espaço aumenta o valor de expectativa da sua velocidade (enquanto reduz a energia potencial electrostática porque as cargas opostas atraem). Em algum equilíbrio feliz, a energia é minimizada – aproxima o elétron e ele tem que se mover mais rapidamente, aumentando a energia, retirando-a, e a energia potencial eletrostática é maior.
Tom
(publicado em 22/10/2007)