انرژی نور به کجا رفته است؟


انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در شنبه 13 خرداد 1396 - 02:03

سلام

با یه پارادوکس ساده برای اثبات تغییر انرژی نور، تحت گرانش شروع می کنم و بعد سوالم رو مطرح می کنم.

فرض کنید ناظری روی سطح یک سیاره به شدت چگال و پر جرم ایستاده و لیزرش رو بر خلاف جهت میدان گرانشی با فرکانس دلخواه روشن میکنه. فرض کنیم گرانش روی نور لیزر اثر نزاره و نور دقیقا با همون فرکانسی که در ابتدا در سطح سیاره شلیک شده، مسیری رو طی کنه و در فاصله دلخواه y توسط ناظر دوم، جذب و به ماده تبدیل شه. حالا ناظر دوم کافیه ماده ای که از نور بدست آورده رو مجددا رها کنه تا بدست ناظر اول برسه، در این حین ماده تا زمانی که به سطح زمین برسه، انرژی جنبشی mgy رو بدست میاره و می دونیم این انرژی دقیقا معادل جرم هستش و بنابرین اگه ناظر روی سطح سیاره، این ماده رو به انرژی تبدیل کنه، قاعدتا علاوه بر انرژی ای که در ابتدای امر توسط لزرش شلیک شد، انرژی mgy رو هم این ناظر کسب میکنه که با پایستگی انرژی نمیخونه. این دستگاه دائما میتونه از هیچی، انرژی تولید کنه! این پارادوکس باعث میشه که توجه کنیم،فرکانس نور لیزر تحت گرانش تغییر میکنه و وقتی نور برخلاف میدان گرانشی حرکت میکنه فرکانسش کم، و وقتی هم جهت با اون حرکت میکنه فرکانسش زیاد میشه. اما میزان کم شدن انرژی، وقتی که برخالف میدان گرانشی حرکت میکنه به اندازه mgy کم میشه که پایستگی انرژی بهم نخوره.

اما میرسیم به سوال :

حالا فرض کنید فوتون نوری، با فرکانس بسیار کم (یعنی انرژی خیلی کم، انرژی نور hf هست) از سطح این سیاره چگال شلیک شده. افت فرکانس، وقتی که بر خلاف میدان گرانشی حرکت میکنه از mgy تبعیت میکنه، یعنی انرژی نور پس از طی کردن مسافت y، به اندازه mgy افت پیدا میکنه. یعنی انرژی نور پس طی کردن مسافت y، برابر میشه با hf - mgy اما اینجا چند نکته حائز اهمیته، تو فرض سوال فرض کردیم f به اندازه کافی کوچیکه و بازهم فرض کردیم سیاره بسیار چگال و پر جرمه، یعنی g بسیار بزرگه. مادامی که فاصله y نسبت به شعاع سیاره فرضیمون کوچیک باشه، تغییرات g ناچیزه و اهمیتی نداره. (میشه این تغییرات رو با یه انتگرال گیری ساده محاسبه کرد) خب سوال اینجاست، اگر نور به اندازه کافی y رو طی کنه خواهیم داشت hf - mgy = 0 یعنی انرژی نور 0 میشه و به عبارتی، نیست میشه.
انرژی فوتون های نور لیزر ناظر روی سطح سیاره کجا رفته؟

پ.ن: شاید یکی از جواب ها این باشه جرم سیاره زیاد میشه، اما پذیرفته نمیشه مگر با دلیل و برهان و منطق!
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی jhvh191 در شنبه 13 خرداد 1396 - 10:13

حد نهایی برای اینکه نور شیفت به قرمز پیدا کنه چقدره؟ آیا حدی براش میشه تصور کرد؟
تابش زمینه ای کیهان تا چند درجه سرد شده؟ نزدیک صفر مطلق
 
سپـاس : 5

ارسـال : 9


نام نویسی: 92/12/16

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در شنبه 13 خرداد 1396 - 14:58

اگه حدی داشت سوال حل بود، متاسفانه اگرم حدی باشه من ازش خبر ندارم. اما توی این سوال، فرض‌سوال طوری‌مطرح شده که انرژی نور واقعا صفر شه، نه که به صفر میل کنه.
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی kumagawa در شنبه 13 خرداد 1396 - 16:33

خب اگه جایی رو اشتباه گفتم بگین و این صوبتا
---
اول از همه من می گم بیاییم بیایم یه کم مسئله رو ساده تر بکنیم. به جای این که بگیم انرژی تلف شده نور برابر می شه با mgy بیاییم یه کم اینرو باز کنیم. می دونیم که این mی که داریم جرم اون ماده ای هست که نور در فاصله y ایگرگ بهش تبدیل شده، پس با استفاده از رابطه e=mc^2 و با توجه به این که می دونیم انرژی نورمون e=hf می تونیم m رو بنویسیم: m=hf/c^2 در نتیجه فرمول نهاییم برای سوال خواهد شد:
hf(1-gy/c^2)
پس یعنی در واقع سوالمون اینه که اگه gy=c^2 یا حتی اگه gy بیشتر از c^2 بشه (مثلا با یه جسمی مثل UY Scuti طرف باشیم، یا مثلا اگه y به حد کافی زیاد بشه)، چه بلایی سر نوری که داره از جسممون تابش میشه و انرژیش میاد. اگه بگیم که با زیاد کردن y این معادله صفر یا حتی منفی می شه، اونوقت ما نباید نور ستارگانی که میلیون ها سال نوری با ما فاصله دارن رو اصلا ببینیم، یا اصلا اگه معادله منفی بشه، نوره باید برگرده سمت ستاره مون.
خب جواب من چیه؟

خب مشکلی که این جا وجود داره اینه که ما وقتی می تونیم از رابطه mgy استفاده کنیم که rest mass جسمون بیشتر از صفر باشه. یعنی این معادله برای چیزایی هستش که rest mass دارن، و ما می دونیم rest mass فوتون صفره. پس کلا این معداله برقرار نمی شه. چرا چون؟ چون با این که فوتون جرم داره(خودمون فرمولش را بالاتر نوشتیم) اما جرم سکون ( که برای چیزایی که جرم سکون دارن می تونیم بنویسیم mgy) نداره و برای همین معادله برقرار نمی شه. به همین سادگی. یعنی در اتبدای امر فرضمون غلط بوده که اومدیم mgyی که می تونیم برای ماده ای که نور بهش تدبیل شده رو تعمیم دادیم به خود نور.
: kaiki
The fake is of far greater value. In its deliberate attempt to be real, it's more real than the real thing.
***
Even if the truth is as one suspects, it may still be worthless.
***
Just as there isn't a problem that can't be solved by being right, there isn't a problem that can't be solved by money.
***
“Have Suspicions,not Faith”

: kumagawa misogi
「Humans are born with no purpose, live for no reason, and die for nothing. Because this world is pointless, and our lives are aimless.」
نماد کاربر
 
سپـاس : 1

ارسـال : 1


نام نویسی: 96/3/7

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در شنبه 13 خرداد 1396 - 17:14

اینکه نور ستارگان رو میبینیم مشکلی نداره و پارادوسیکال نیست، چون انرژی همجوشی هسته ای پرتو هایی در فرکانس بسیار بالای گاما رو منتشر میکنه که در اثر رد شیفت شدن، با همین فرکانس مرئی به ما میرسند. (یا فروسرخ و طیف های پایینتر)

در مورد تیکه دوم فرض حرفت درست، نتیجه گیری اشتباه. فوتون جرم سکون نداره اما ما کاری به جرم سکونش نداریم. جرم نسبی یک فوتون از همون تساوی قرار دادن دو رابطه فوق بدست میاد و واقعا فوتون جرم داره. منظورم اینه که اون m ای که میزاریم جرم سکون نیست، همون جرم نسبیه نوره! اما میخواستم بیشتر جواب بدم که بگم کجا اشتباه کردی، میزارم بر عهده خودت. فرض کن تعمیم من اشتباهه و برای فوتون نمیشه گفت mgy، حالا پارادوکس رو حل کن، نه سوال!
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در شنبه 13 خرداد 1396 - 21:54

خب پارادوکسی که گفتم در واقع همین آزمایشی هستش که توی کتاب شواتز مطرح شده و به شکل تجربی هم تایید شده:
ضمنن تو کتاب c برابر یک در نظر گرفته شده و تعجب نکنید اگه نوشته E = m !
تصویر;
من فقط به جای تقسیم دلتای فرکانس هارو نوشتم. و به شکل پارادوکس در آوردمش

اما یک منبع دیگه هم با تشکر زیاد از kumagawa برای استدلالم پیدا کردم، اونم این سایته که معتبره
http://www.physlink.com/education/askexperts/ae180.cfm
توی این سایت هم میبینیم جرم نسبی ای که به فوتون نسبت داده شده از تساوی هم ارزی جرم انرژی و hf پیدا میشه. تو فاروم های خارجی مثل stack و اینا هم سوال شده که چطور فونون وقتی جرم سکون نداره گرانش رو حس میکنه از تساوی همین رابطه استفاده کردن برای پاسخگویی.
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی candle در يكشنبه 14 خرداد 1396 - 10:56

paradoxy نوشته است:
فرض کنید ناظری لیزرش رو روشن میکنه... و نور توسط ناظر دوم، جذب و به ماده تبدیل شه... حالا ناظر دوم کافی است ماده ای که از نور بدست آورده رو مجددا رها کنه تا بدست ناظر اول برسه...


می شه ابتدا قدری توضیح بفرمائید نور (قطار فوتون ها)، چگونه به ماده تبدیل می شود؟
راجع به: درست. راجب: نادرست و نشانه ی بارز کم سوادی!
نماد کاربر
 
سپـاس : 1487

ارسـال : 820


نام نویسی: 93/1/4

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی nimafat در يكشنبه 14 خرداد 1396 - 14:17

candle نوشته است:
paradoxy نوشته است:
فرض کنید ناظری لیزرش رو روشن میکنه... و نور توسط ناظر دوم، جذب و به ماده تبدیل شه... حالا ناظر دوم کافی است ماده ای که از نور بدست آورده رو مجددا رها کنه تا بدست ناظر اول برسه...


می شه ابتدا قدری توضیح بفرمائید نور (قطار فوتون ها)، چگونه به ماده تبدیل می شود؟


جناب كندل، هرچند سوال شما بجاست ولي در مورد اين مسئله خاص موضوعيت نداره، چون مكانيسم تبديل انرژي و ماده بهمديگه اينجا مطرح و مورد بحث نيست، بلكه اين بحث از منظر بقاي انرژي مورد سوال هست ،نه از نظر فرايند تبديل. بعبارتي فرايند تبديل تاثير و خدشه اي به نتيجه موضوع از منظر پايستگي ماده و انرژي وارد نميكنه
 
سپـاس : 58

ارسـال : 104


نام: Nima
نام نویسی: 94/5/28

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در يكشنبه 14 خرداد 1396 - 15:11

candle نوشته است:
paradoxy نوشته است:
فرض کنید ناظری لیزرش رو روشن میکنه... و نور توسط ناظر دوم، جذب و به ماده تبدیل شه... حالا ناظر دوم کافی است ماده ای که از نور بدست آورده رو مجددا رها کنه تا بدست ناظر اول برسه...


می شه ابتدا قدری توضیح بفرمائید نور (قطار فوتون ها)، چگونه به ماده تبدیل می شود؟

همین که امکانش از نظر تئوریک فراهم شده فکر میکنم کافی باشه، اما تولید زوج هم میتونه گزینه مناسبی باشه smile023
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در يكشنبه 14 خرداد 1396 - 22:00

https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift
این هم نمونه نسبیت عامی این مسئله هستش که ویکی پدیا صرفا توضیح داده که فوتون هایی که از داخل شعاع شوارتز شیلد شلیک میشن، ازون خارج نمیشن و رد شیفشتون بی نهایته، حالا آیا این فوتون ها با بینهایت رد شیفت (نیست) میشن یا نه، همین موضوع سوال هستش که اگر نیست میشن پس انرژیشون چی میشه؟
عملا طبق نسبیت عام اینطور به نظر میرسه که رد شیف بینهایت نداریم مگر در سیاه چاله. باز هم دوستان به جواب های بهتری رسیدن بگن حتما استفاده میکنیم.
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در يكشنبه 14 خرداد 1396 - 23:43

....
واپسین ویرایش بدست paradoxy در دوشنبه 15 خرداد 1396 - 00:27, ویرایش شده در 2.
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی jhvh191 در دوشنبه 15 خرداد 1396 - 00:18

paradoxy نوشته است:https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift
این هم نمونه نسبیت عامی این مسئله هستش که ویکی پدیا صرفا توضیح داده که فوتون هایی که از داخل شعاع شوارتز شیلد شلیک میشن، ازون خارج نمیشن و رد شیفشتون بی نهایته، حالا آیا این فوتون ها با بینهایت رد شیفت (نیست) میشن یا نه، همین موضوع سوال هستش که اگر نیست میشن پس انرژیشون چی میشه؟
عملا طبق نسبیت عام اینطور به نظر میرسه که رد شیف بینهایت نداریم مگر در سیاه چاله. باز هم دوستان به جواب های بهتری رسیدن بگن حتما استفاده میکنیم.

یه درسی از کوانتوم آموختم اینکه صفر یا بی نهایت نداریم
جسم سیاه همه طیف ها رو تا بی نهایت نمی تابونه
به نظر من همچین اتفاقی ممکنه برا این آزمایش فرضی هم قابل تصور باشه

همون طور که گفتم، یک حالت حدی وجود داشت
 
سپـاس : 5

ارسـال : 9


نام نویسی: 92/12/16

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در دوشنبه 15 خرداد 1396 - 03:45

خب به کمک دوستم kumagawa بعد از 8 ساعت حل شد. ثابت کردیم که ممکن نیست شئ مذکور سیاه چاله نباشه ولی در عین حال چنین رفتاری از خودش نشون بده. رابطه صحیحی که جایگزین hf - mgy شد هم شد این hf0 - GmM/(R) + GMm(R+Y) = hf که البته تو حالت حدی یا همون وقتی که y به سمت بینهایت میل میکنه، میرسیم به رابطه hf(1-GM/c^2R) که این هم نشون میده شتاب گرانشی جسم مذکور، به شکلیه که جسمه باید نصفه شعاع شوارتز شیلد رو داشته باشه (یعنی قطعا سیاه چالست) و در حالت عادی و بدون حدی هم، به تناقضات مختلفی میخوریم اگه طرف راست معادله رو مساوی صرف بزاریم که از حوصله تاپیک خارجه.
اما واقعا تو سیاه چاله چی رخ میده؟ smile035 smile051 smile023
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی M_J1364@yahoo.com در دوشنبه 15 خرداد 1396 - 20:17

فوتونه می میره، میره پیش مامانش دیگه! smile006
در فکر رو و کم گو، چون عقل عجول ای جان........... هرگز... مَبَرد... پی بر.. اسرار.. شکیبایی
اندرزِ جوانشیری.. خوش.. بشنو و محرم شو........... باشد که ببینی خود، آن چهره ی حورایی
نماد کاربر
 
سپـاس : 370

ارسـال : 948


نام: محمد جوانشیری
سن: 31 سال
شهر: تهران
نام نویسی: 90/9/24

ذکر نشده

Re: انرژی نور به کجا رفته است؟

نوشتهاز سوی paradoxy در پنجشنبه 18 خرداد 1396 - 02:20

خلاصه شده حل nimafat برای پارادوکس فوتون:

فرض کنیم فوتون بدون تغییر فرکانس به بالای برج برسه و فرکانسش کم نشه. بالای برج جسم دارای جرم m هستش. حالا اگه این جرم رو رها کنیم، این جسم با انرژی جنبشی k به زمین میخوره. نکته ای که باید بهش توجه بشه اینه که برای جسم، یک تغییر انرژی پتانسیل هم به وجود میاد و این تغییر انرژی پتانسیل، منفی هست. چون جسم از پتانسیل مثبت تر، به سمت پتانسیل منفی تر سقوط کرده. این تغییر انرژی پتانسیل خودش رو به شکل تغییر جرم سکون m نشون میده و به عبارتی جرم جسمی که به زمین میخوره، کمتر از m هست. حالا اگه به طریقی انرژی جنبشی k رو به جسم تزریق کنیم دوباره همون m که در بالای برج بود رو خواهیم داشت. پس به تناقضی نمیرسیم.

این هم دست خط خوده خوده nimafat!

تصویر
Consider All Possibilities, Or Forget To Find Reality
 
سپـاس : 595

ارسـال : 1241


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 10 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده


بازگشت به نسبیت

چه کسی هم اکنون اینجاست ؟

کاربرانی که در این تالار هستند: بدون کاربران عضو شده و 3 مهمان