zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Moderator: physicalattraction

Berichten: 16

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Ok,
Ik schreef gewoon dat het licht, éénmaal uitgezonden zich niet "aantrekt" van de lichtbron en / of de lift.
Maar wel van de massa .... in de nabijheid, dus enkel van de ruimte-tijd kromming.
Woorden zijn soms moeilijk om iets juist uit te drukken.

Berichten: 264

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

De vraag anders gesteld:
Als de ontsnappingssnelheid hoger is dan c, wat gebeurt er dan met licht dat "omhoog" gericht wordt?
Blijft het licht (de fotonen) met snelheid c omhoog gaan?
Komt de volledige energie van een foton weer terug? Zo ja: in welke vorm?

Komt er een deel van de energie terug van een foton dat vanaf de zon "omhoog" vertrekt? Zo ja: in welke vorm?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.395

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

zoeff schreef: di 11 mei 2021, 21:00 De vraag anders gesteld:
Als de ontsnappingssnelheid hoger is dan c, wat gebeurt er dan met licht dat "omhoog" gericht wordt?
Een "ontsnappingssnelheid" c kun je niet vergelijken met een andere ontsnappingssnelheid.
De ontsnappingssnelheid aan het aardoppervlak is ongeveer 11 km/s, maar je kunt met een raketmotortje met een snelheid van 5 km/uur omhoogvliegen en als je dat doet ontsnap je uiteindelijk aan de zwaartekracht van de aarde. Als je zo ver van de aarde bent dat de ontsnappingssnelheid kleiner dan 5 km/uur is, kun je het raketmotortje uitzetten. Je hoeft dus nooit die 11 km/s te halen.

Binnen de waarnemingshorizon van een zwart gat, waar "de ontsnappingssnelheid hoger is dan c" is het zelfs al onmogelijk licht omhoog te richten. Ieder foton gaat meteen richting het centrum van het zwarte gat. Omhoog gaan is daar net zo onmogelijk als terugreizen in de tijd (letterlijk!).
zoeff schreef: di 11 mei 2021, 21:00 Komt er een deel van de energie terug van een foton dat vanaf de zon "omhoog" vertrekt? Zo ja: in welke vorm?
Nee, tenzij het wordt verstrooid of weerkaatst.

Berichten: 264

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Xilvo schreef: di 11 mei 2021, 21:31 Nee, tenzij het wordt verstrooid of weerkaatst.
Bladerunner schreef: "Licht dat uit een gravitatieveld beweegt verliest daardoor energie en dus wordt de golflengte langer."
Waar blijft die energie?

Berichten: 722

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

zoeff schreef: di 11 mei 2021, 23:27
Xilvo schreef: di 11 mei 2021, 21:31 Nee, tenzij het wordt verstrooid of weerkaatst.
Bladerunner schreef: "Licht dat uit een gravitatieveld beweegt verliest daardoor energie en dus wordt de golflengte langer."
Waar blijft die energie?
Zie

https://math.ucr.edu/home/baez/physics/ ... gy_gr.html

En

https://www.preposterousuniverse.com/bl ... conserved/

Kort antwoord: energiebehoud is erg subtiel in de ART ;)

Berichten: 264

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Als er iets gebeurt met iets dat langs een hemellichaam scheert, of als er iets gebeurt met iets dat is vertrokken vanaf een hemellichaam, kan het dan zo zijn dat er niets gebeurt met het hemellichaam? Kan het zijn dat invloed éénzijdig is en niet wederzijds?
flappelap schreef: wo 12 mei 2021, 06:49 Zie
https://math.ucr.edu/home/baez/physics/ ... gy_gr.html
En
https://www.preposterousuniverse.com/bl ... conserved/
Kort antwoord: energiebehoud is erg subtiel in de ART ;)
De wet van behoud van energie, actie is –reactie: kan het met de komst van de AR op de helling?

Gebruikersavatar
Lorentziaan
Berichten: 1.134

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Hmm .. toch nog even dit als ik mag:

Licht vertraagd wel degelijk nabij massieve objecten, vanwege gravitionele tijd dilatatie. Dit is niet een illusie of iets dergelijks, maar daadwerkelijk zo. In de relativiteitstheorie zijn er geen "preferred frames of reference" en dus coordinaten waarden even geldig en "waar" zijn als (lokaal) de eigenwaarden.
Dus tijd verloopt trager dichtbij de Zon dan op Aarde .. en nog langzamer nabij een zwart gat's waarnemingshorizon waar het volledig stopt (wat een paradox opleverd wat volgens Susskind geen paradox is, maar dat terzijde). Het is alleen zo dat wanneer je daar komt niets merkt van deze gravitationele tijd dilatatie vanwege de lokale eigenwaarden.
Dus de coördinaten snelheid van licht bij de zon is langzamer dan c. Met deze gedachte gebruikte Einstein in 1915 nog het Huygens principe om de doorbuiging te berekenen. (Met slechts twee componenten.)

Er wordt, zag ik, gerefereerd naar met het Shapiro effect (dat valt mee met de complexiteit hoor .. iig voor Schwarzschild metriek/statische ruimtetijd).

Het is dus niet hetzelfde als kinematische tijd dilatatie van de speciale relativiteitstheorie in Minkowski ruimte.

(SRT is niets anders dan ART zonder zwaartekracht.)

Misschien ter verduidelijking:

Wanneer men spreekt over de "leeftijd van het universum", wordt hiermee de maximaal verstreken eigentijd bedoeld, die ongeveer 13,8 miljard jaar is. Deze maximale eigentijd wordt kosmische tijd genoemd en het is de tijd die is geregistreerd door zogenaamde Fundamental (of Fiducial) Observers.
De ruimtetijd van FO's is die welke meebeweegt met de Hubble-flow en die ver verwijderd is van zwaartekrachtbronnen (bijna vlakke ruimtetijd).
De leeftijd van het heelal is dan ook nergens exact gelijk en het jongst op de waarnemingshorizon van de oudste zwarte gaten.

Ik wou dit eerst uitgebreider/ook wiskundig uitleggen (hoe een coördinaten lichtsnelheid te berekenen iig), maar ik vermoed dat de meeste mensen juist daar veel moeite mee hebben en dus niets toevoegt in dit geval (ook al is het de taal van natuurkunde ;)).

Over het EP .. dit kun je in principe toepassen voor de doorbuiging (naar beneden vallen van) van licht. (Met "naar beneden" wordt meestal en in dit geval natuurlijk bedoeld: richting het centrum van een massief object.) Maar dit zou voor een berekening van het doorbuigen van sterrenlicht wat langs de zons oppervlakte scheert onnodig veel werk zijn, belachelijk veel. Sowieso is het veel moeilijker om de tijd- EN ruimtelijke "kromming" (componenten) toe te passen in liftjes via het EP dan bij de volledig ontwikkelde ART .. vind ik.

Een coördinaten waarde is simpelweg de waarde gemeten door een waarnemer in een ander stelsel op afstand. En eigenwaarden de waarden in een waarnemers ruststelsel.

Naja, hopelijk heeft iemand er iets aan.

Flappelap:
Kort antwoord: energiebehoud is erg subtiel in de ART ;)
Het "is"- teken in de Einstein veldvergelijkingen, maakt dit op zich duidelijk (maar is idd een heikel "probleem" in de ART, voor geïnteresseerden zie topic .. viewtopic.php?f=66&t=208843
Waar Flappelap het mooi uitlegd vind ik).

Voor licht (fotonen), in simple speak, dat uit een gravitatieput klimt treedt er gravitationele roodverschuiving op. Dus dit licht verliest hierbij energie. (tWordt potentiële energie.) Ook bij zwarte gaten. Zie ook t Pound–Rebka experiment.
Of simpelweg hier:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift
(Waar het ook even kort over de escape velocity gaat .. waarvan de vergelijking voor ieder object hetzelfde is, in klassieke- en relativistische mechanica. Dat kan dan ook prima tot de waarnemingshorizon, waarna het groter zou zijn dan de vacuümsnelheid van licht c.)
Condemnant Quod Non Intellegunt

Berichten: 264

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

TommyWhite schreef: do 13 mei 2021, 22:22 Voor licht (fotonen), in simple speak, dat uit een gravitatieput klimt treedt er gravitationele roodverschuiving op. Dus dit licht verliest hierbij energie. (tWordt potentiële energie.) Ook bij zwarte gaten. Zie ook t Pound–Rebka experiment.
Licht kan door de redshift al zijn energie verliezen en een oneindig lange golflengte krijgen..? (Uitgedoofd als het ware.) Hoe moet ik in dat geval de opgebouwde potentiële energie zien? In welke vorm kan die weer ergens in terug komen?

En ook: als licht ontsnapt, met een lagere energie dan waarmee het is vertrokken, waar is dan de achtergelaten energie gebleven?

Berichten: 1.740

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

zoeff schreef: vr 14 mei 2021, 00:36 En ook: als licht ontsnapt, met een lagere energie dan waarmee het is vertrokken, waar is dan de achtergelaten energie gebleven?
ook ik denk potentiele energie. Je zou in een gedachten experiment het licht vanuit een zwaar object naar buiten kunnen sturen en dan laten reflecteren via een verweg gelegen spiegel. aankomende bij die spiegel heb je dan roodverschuiving dus energie verloren. Maar na reflectie en weer terug bij waar je begonnen bent neem ik aan dat het ligt daar ter plekke dan weer dezelfde golflengte heeft dus diezelfde energie er dan weer heeft bijgekregen. Dus dan moet het wel potentiele energie zijn want er is niets verkelijk verdwenen.

Berichten: 1.740

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

HansH schreef: vr 14 mei 2021, 06:39
zoeff schreef: vr 14 mei 2021, 00:36 En ook: als licht ontsnapt, met een lagere energie dan waarmee het is vertrokken, waar is dan de achtergelaten energie gebleven?
ook ik denk potentiele energie. Je zou in een gedachten experiment het licht vanuit een zwaar object naar buiten kunnen sturen en dan laten reflecteren via een ver weg gelegen spiegel. aankomende bij die spiegel heb je dan roodverschuiving dus energie verloren. Maar na reflectie en weer terug bij waar je begonnen bent neem ik aan dat het licht daar ter plekke dan weer dezelfde golflengte heeft dus diezelfde energie er dan weer heeft bijgekregen. Dus dan moet het wel potentiele energie zijn want er is niets werkelijk verdwenen.

Gebruikersavatar
Lorentziaan
Berichten: 1.134

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Het klopt wat HansH zegt .. voor een perfecte spiegel. Hè? Er treed dan weer blauwverschuiving op en dus behoud van energie (gesloten systeem).

Maar zonder die spiegel??

Hierboven zeg ik ergens dat het "is" teken van de Einstein veldvergelijkingen deze kijk duidelijk maakt .. iig enigszins: de potentiële energie gaat in de ruimtetijd zitten, een vlakke ruimtetijd zou gekromde ruimtetijd worden (bij Schwarzschild zwarte gaten gaat het in de Schwarzschild metriek zitten .. hoe precies dat weet ik niet: iets met de tijd componenten geloof ik. Ik vraag me af of dit überhaupt geheel duidelijk is .. zou een interessant topic zijn, misschien).
Maar hiervoor moet het foton (de EMS) "uit" het zwarte gat komen, wat natuurlijk niet kan, want er bestaat geen "radiaal uit".

Behoud van energie geldt voor een gesloten systeem. Dus een foton of EMS wat zich tot in het oneindige voortplant .. tja, dan krijg je het zelfde probleem als met klassieke mechanica.

Wat dat betreft is hetgeen in de link hieronder staat eigenlijk wat overbodig, alle energie buiten (de fotonsfeer van een Schwarzschild) zwart gat draagt natuurlijk niet bij aan de kromming van die ruimtetijd "in" dat zwarte gat. En dus ipv dat een massief deeltje zich trager voortplant (kinetische energie wordt kleiner en potentiële energie groter), tijdens zo'n "klim" uit een gravitatieput, geldt dat voor een foton en EMS, wat in vacuüm niet langzamer kan dan c, de frequentie veranderd en daarmee (kinetische) energie verliest. Dit is analoog aan mekaar.

Hoewel (!) .. In de klassieke mechanica betekent een verlies aan kinetische energie een verlies aan snelheid. Het foton verliest duidelijk geen snelheid. (In feite, zoals gezien door de verre waarnemer, versnelt het juist omdat het niet langer een Shapiro-vertraging ondergaat). Klassieke mechanica is hier dus niet van toepassing.

Maar principieel is het hetzelfde. Het foton zal verder op den duur in een gravitatieveld komen waarbij weer, sowieso een beetje, blauwverschuiving optreedt (een massief deeltje zou versnellen). Maar dit is moeilijk een gesloten systeem te noemen.

Verder bestaan er geen coördinaten stelsels waarin een waarnemer roodverschuiving oneindig ziet worden.
Dit is een beetje hetzelfde als dat niets massiefs ooit de vacuümsnelheid van licht c zal halen. Men kan tot heel dichtbij de waarnemingshorizon "komen" maar nooit erop (met waarnemen en in theorie (of eigenlijk niet eens voorbij de "photon ring")). Dus bestaat er geen stelsel waarbij de roodverschuiving "uitdooft".

Daar bovenop is het ook nog eens zo dat .. dit is relativiteit! En energie is niet invariant, maar waarnemer afhankelijk. Dus natuurlijk zal een waarnemer op afstand een foton meten met een andere energie dan de waarnemer op het punt van emissie.

Zie eventueel ook de links die Flappelap hierboven geeft. Er zijn echter verschillende manieren om dit te benaderen.

Zie bijvoorbeeld hier (waar één van de links van Flappelap ook voorbij komt):

https://physics.stackexchange.com/quest ... ed%20speed.

Precies dezelfde vraag trouwens.

Twee mensen spreken mekaar wat tegen terwijl geen van beide ongelijk heeft. Nogmaals behoud van energie in de ART is niet goed gedefinieerd.

Naja, niet mijn meest duidelijke (of meest volledige) reactie ooit geloof ik, maar goed. Food for thought 😉.
Condemnant Quod Non Intellegunt

Berichten: 264

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

TommyWhite schreef: vr 14 mei 2021, 20:00 Nogmaals behoud van energie in de ART is niet goed gedefinieerd.

Food for thought 😉.
Een foton dat terug kaatst van een lichtzeil brengt het lichtzeil in beweging (en het foton verliest een beetje energie). Is analoog denkbaar dat een foton dat uitgestoten wordt door een hemellichaam (en ontsnapt) het hemellichaam (in principe) in tegenovergestelde richting in beweging brengt, met toename van impuls? (Als het niet ontsnapt, “komen beiden weer naar elkaar toe” en staan ze weer stil). Het energieverlies van een foton nadat het is uitgestoten staat dan gelijk aan de mate waarin het hemellichaam weer tot stilstand komt. De energie is op die manier behouden: het foton verliest energie, maar het hemellichaam krijgt er snelheid bij in de richting van het foton. Door dezelfde werking zou ook het afbuigen van een foton niet gratis zijn, en zou in principe het hemellichaam ook gelijktijdig in beweging moeten komen, in de richting van “het perihelium”.

Berichten: 1.740

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

zoeff schreef: za 15 mei 2021, 00:49
Een foton dat terug kaatst van een lichtzeil brengt het lichtzeil in beweging (en het foton verliest een beetje energie). Is analoog denkbaar dat een foton dat uitgestoten wordt door een hemellichaam (en ontsnapt) het hemellichaam (in principe) in tegenovergestelde richting in beweging brengt, met toename van impuls? (Als het niet ontsnapt, “komen beiden weer naar elkaar toe” en staan ze weer stil). Het energieverlies van een foton nadat het is uitgestoten staat dan gelijk aan de mate waarin het hemellichaam weer tot stilstand komt. De energie is op die manier behouden: het foton verliest energie, maar het hemellichaam krijgt er snelheid bij in de richting van het foton. Door dezelfde werking zou ook het afbuigen van een foton niet gratis zijn, en zou in principe het hemellichaam ook gelijktijdig in beweging moeten komen, in de richting van “het perihelium”.
Volgens mij maak je het nu onnodig complex door er energie uitwisseling met andere systemen bij te halen. Mijn voorbeeld ging om een star opgestelde spiegel met als doel om helder te krijgen dat er geen energie verloren gaat als licht van de ene plek naar de andere reist door de ruimtetijd. Ik zie even niet wat je met jouw aanvulling zou willen verhelderen.

Berichten: 264

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

HansH schreef: za 15 mei 2021, 08:13 Volgens mij maak je het nu onnodig complex door er energie uitwisseling met andere systemen bij te halen.
In je voorbeeld van de spiegel gaat er geen energie verloren, maar wat als het foton ontsnapt? Dan heeft het foton energie verloren: waar is dat gebleven?
Het gaat dus juist om uitwisseling van energie. Of je het nu “afremmen” of roodverschuiving, of Pound–Rebka- of Shapiro effect noemt: de verloren energie zou ergens moeten blijven.
Of een foton nu afgebogen of “rood-verschoven” wordt door een hemellichaam: er zal op een of andere manier een prijs voor betaald moeten worden. Althans, met die gedachte ga ik in mijn vorige post in op de uitnodiging “Food for thought ;)“.

Gebruikersavatar
Lorentziaan
Berichten: 1.134

Re: zonlicht afgeremd door zwaartekracht zon?

Ik neem aan dat het vooral om het laatste gaat (van twee reacties terug), waarbij voor een licht wat langs het oppervlak van de Zon scheert er een minimale hoeveelheid blauwverschuiving optreedt bij het naderen en roodverschuiving bij het "verlaten" en zodoende energie behouden is.

Dat is idd een beetje hetzelfde als wat Hans zegt met een perfecte en volledig rigide spiegel, waarbij geen energie-impuls (momenergy) in de spiegel gaat zitten.
Je zou het kunnen vergelijken met licht wat tijdelijk door een medium reist. Dit is ook wat Einstein deed in 1915 en Huygens principle toepaste. (Tegenwoordig is dit, iig het vertragen van licht in een medium, met kwantumvelden theorie veel beter te verklaren en gek genoeg voor mij intuïtief makkelijker te begrijpen dan de kwantummechanische uitleg zoals in de Feynman lectures on physics. Maar dat wordt zeker onnodig ingewikkeld.)
In ieder geval "leent" het medium energie-impuls, net als de ruimtetijd (Schwarzschild chart iig) energie-impuls "leent" van het voorbij scherende sterrenlicht.

Daarboven heeft het niets met de ART te maken.
En "(in principe)" mag je van mij weglaten. Stel dat de Zon ineens, op een magische manier, alles één richting zou uitstralen dan zou ze de tegenovergestelde richting het zonnestelsel verlaten, wat dan nog moelijk ons zonnestelsel te noemen is, de wijde kosmos in .. en zullen wij hier op aarde denken van "Wat nu? .. zei Pichegru. :| "

Verder bestaan er geen objecten (hemellichamen) die fotonen uitzenden waarbij deze weer terug komen vanwege de zwaartekracht van dat object. Licht ontsnapt altijd. (Behalve bij zwarte gaten natuurlijk, maar daar worden ze ook niet uitgezonden en mochten ze dat wel doen precies op of voorbij de waarnemingshorizon komen die fotonen nog geen Planck-lengte ver. Dus dat is heel anders.)
Dit was trouwens wel, ver voor Einstein, de eerste gedachte over dat zwarte gaten zouden kunnen bestaan. In de 18th eeuw door John Michell and Pierre-Simon Laplace.
Condemnant Quod Non Intellegunt

Reageer