Ah, prima întrebare este cea mai ușoară! Lumina se deplasează cu viteza luminii în vid, care este o constantă. Deci nu există nici o accelerare sau încetinire.
Lumina „încetinește” însă atunci când călătorește prin materiale, cum ar fi sticla sau apa. În realitate, fotonii sunt absorbiți și reemiși de către atomii din materialul în care călătorește lumina. Puteți calcula viteza luminii într-un material prin împărțirea vitezei luminii în vid (aproximativ 3 ori 10^8 metri/secundă) la indicele de refracție al materialului, care este de aproximativ 1,4 pentru majoritatea tipurilor de sticlă, de exemplu.
Lumina va reacționa la un câmp gravitațional și își va schimba direcția (din nou, nu se „accelerează” cu adevărat – Einstein ne spune că acest efect provine din faptul că spațiul și timpul nu sunt „plate”, iar razele de lumină urmează doar cea mai scurtă distanță dintre două puncte, care poate fi curbă). Atunci când un foton călătorește într-un potențial gravitațional, acesta capătă energie și își schimbă culoarea, devenind „deplasat în albastru”. La ieșire, acesta devine „deplasat spre roșu”, deoarece pierde energie. Cu toate acestea, un observator va vedea întotdeauna fotonul călătorind cu viteza luminii atunci când ajunge la el.
Electronii se mișcă tot timpul. Există două tipuri de „mașini cu mișcare perpetuă” – mașini în care piesele se mișcă tot timpul și mașini din care se poate extrage energie, lăsându-le în același timp în starea inițială. Primul tip nu încalcă conservarea energiei sau ceva de genul acesta – mișcarea poate continua la nesfârșit fără să adauge sau să sustragă energie – nu există „frecare” pentru electronii în orbitele lor în starea de energie cea mai joasă în jurul nucleelor atomice. De asemenea, nu există nici o viteză medie a acestor electroni, dar dacă ar fi să faceți o măsurătoare a vitezei instantanee a unui electron dintr-un atom în orice moment de timp, veți constata că acesta se mișcă.
Ceea ce face ca toate acestea să fie în regulă este că electronii nu pot pierde energie dacă se află deja în starea lor de cea mai joasă energie. Mecanica cuantică are trăsătura ciudată că există o astfel de stare de cea mai joasă energie, care este, de obicei, o stare strâns legată în care electronul se găsește aproape de nucleul unui atom. Dacă îl apropii mai mult în medie, trebuie să îl limitezi la un volum mai mic de spațiu. Confinarea electronilor în volume mici de spațiu crește valoarea așteptată a vitezei lor (reducând în același timp energia potențială electrostatică, deoarece sarcinile opuse se atrag). La un anumit echilibru fericit, energia este minimizată – aduceți electronul mai aproape și acesta trebuie să se deplaseze mai repede, ceea ce crește energia, îndepărtați-l și energia potențială electrostatică este mai mare.
Tom
(publicat în 10/22/2007)
.