هل حقا يتنقل الفوتون في الفضاء ؟

[مبتدئ 1]

السلام عليكم ورحمة الله

في الحقيقة عندي محير نوعا ما هو

هل تنطبق على الفوتون نسبية الخاصة ؟

اي اذا كان الفوتون ينطلق بسرعة الضوء نفسه
هذا يعني ان المسافة التي يقطعها = صفر
اذا كيف ينطلق في الفضاء من دون ان يقطع مسافة ؟





تحياتي لكم

[tahaselim]

السلام عليكم ورحمة الله

في الحقيقة عندي محير نوعا ما هو

هل تنطبق على الفوتون نسبية الخاصة ؟

اي اذا كان الفوتون ينطلق بسرعة الضوء نفسه
هذا يعني ان المسافة التي يقطعها = صفر
اذا كيف ينطلق في الفضاء من دون ان يقطع مسافة ؟





تحياتي لكم

تحياتى للأخ الكريم

الفوتون تنطبق عليه النسبية الخاصة

بدليل انه يدرس على هيئة جسيم نسبوى أى ليس له كتلة سكون فقط له كتلة حركية مكافئة لطاقته

ففى الديناميكا النسبية تطبيقا لتحولايات لورنس

فان الكتلة المتحركة تتعين من العلاقة - فى حالة الجسيمات ذات كتل السكون غير الصفرية

http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mass

حيث m هى كتلة السكون

وهناك علاقة تعبر عن الكتلة النسبية عرفها طولمان

http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mass

والفوتون من الجسيمات عديمة الكتلة وهو لا يمكن ان يتوقف لانه ليس له كتلة سكون فلا يمكن ان تجعل شعاعا من الضوء يقف .. لانه طبقا للمعادلات المذكورة يفتقر الامر الى المعنى الفيزيائى
وهذا بالطبع من وجهة نظر النظرية النسبية لانه توجد تجارب فى هذا الشأن بعضها ناجح.

الفوتون هو كمة او ناقل التفاعلات الكهرومغناطيسية .. يمكنك تخيل المجال الكهرومغناطيسى على انه بحيرة من الفوتونات عديمة الكتلة وهو يصنف على انه بوزن boson يمكنه الانتقال فى مدى لا نهائى

تعين طاقة الفوتون من
http://en.wikipedia.org/wiki/Photon

والدفع

http://en.wikipedia.org/wiki/Photon

ولتعيين قيمة الدفع

http://en.wikipedia.org/wiki/Photon

وبالطبع يمكن التعبير عن كتلة الفوتون الواحد بوحدات الطاثة نظرا لان الطاقة والكتلة متكافئتان من وجهة النظر النسبية طبقا لعلاقة اينستين

http://upload.wikimedia.org/math/5/2/c/52c7687643df1c12231b39e324850586.pn g

حيث
E = energy
m = mass
c = the speed of light in a vacuum (celeritas), (about 3×108 m/s)

والكون مملوء بخلفية اشعاعية كونية عبارة عن فوتونات متخلفة من سطح التشتت الاخير
cosmic background radiation

بالنسبة لتأثر الفوتون بالمسافة تركت سؤالك مبهما

فهناك عدة طرق لصياغة هذا

فعندما يتم دراسة مجرة تبعد عننا بسرعة كبيرة نسبيا سواء نتيجة لحركتها الذاتية او لتمدد الكون فان الضوء القادم منها - او الطيف المعبر عن خصائصها - تحدث له ازاحة نحو الاحمر redshift
وكما نعلم ان تلك الازاحة تعنى ان يزداد الطول الموجى ويقل التردد كما لو ان الفضاء يمط مثل ان تشد قطعة ورق من البلاستيك streched

وبالطبع هذا يعنى ان طاقة الفوتون تقل

اما لو كانت المجرة تتحرك نحونا سواء اكانت نتيجة حركة كونية او ذاتية فان الطيف القادم منها تحدث له ازاحة نحو الازرق blueshift

وبالطبع هذا يعنى ان يزداد التردد ويقل الطول الموجى كما لو انق تضغط القماش الكونىcosmic fabric

والازاحة نحو الاحمر لها اشارة موجبة اما الازاحة نحو الازرق لها اشارة سالبة

وتتعين من

http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift

وهنكا نوع ثالث للازاحة وهو الازاحة نحو الاحمر نتيجة الجاذبية وهو ليس محور حدجيثا الان

المهم اننا بينا لك ان الفوتون يتأثر بالمسافة

هناك امر اخر

عندما اتى هابل بعلاقة تربط المسافات عنا والمجرات والازاحات الحمراء فى اطيافها وجد ان الكون يتمدد وعبر عن ذلك بثابت هابل

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Hubble_constant.JPG/250px-Hubble_constant.JPG

قانون هابل

http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_constant

وعلى ذلك فان الازاحة نحو الاحمر تعطى انطباع عن تمدد الكون

لكن هناك نظرية اخرى لا تجد من يساندها او ضعيفة وهى الضوء المتعب tired light
وهى ان الفوتونات بتتعب - اى تفقد طاقتها فى طريقها الينا لذلك فاننا نجد ان الازاحة نحو الاحمر تحدث

ايضا هناك مشكلة رياضية

اذا كان محدد لضوء ان يصل من نقطة a الى b ليقطع مسافة Ct وقت انطلاقه او انبعهاثه فلماذا وصل الى b وقطع مسافة اكبر من Ct ؟

الاجابة نتيجة التمدد الكونى حيث ان الرجل الذى يسير فى الشارع ومحدد له ان يصل فى ساعة وكان الشارع يتمدد فن المسافة ستزداد وبذلك سيصل لنهاية الشارع فى زمن اكبر

الاجابات والافكار التى تنازلنها كانت فى الفراغ

اما اذا كان هناك سحب او غبار كونى وما شابه ذلك فان الفوتون فى طريقه سيتأثر

فعلى سبيل المثال اذا كانت هناك سحابة هيدروجينية فى طريق ضوء قادم الينا من مجرة اندروميدا فانه نتيجة لتأثير ليمون فان كل ذرة هيروجين ستمتص جزء من طاقته ليخرج الفوتون بعد ذلك وقد حدثت له ازاحة نحو الاحمر كما ان هناك التشتت الحادث نتيجة الانعاكاسات الداخلية فى السحابة

امر اخر فى كون اينستاين Einstein de sittier universe فنه نتيجة لمترية هذا لكون يسير الضوء فى خطوط مستقيمة ولا يتاثر باى شئ اما فى كون فريدمان وهو الكون الناتج او المماثل لكونا الطبيعى فان الضوء يسير فى خطوط منحنية ويتأثر..


ويمكنك ان تجد المزيد عن هذين النوعين من الأكوان فى البحث على الانترنت

امل ان اكون قد اجبت على تساؤلاتك

طه سليم

[yasser_a7med]

السلام عليكم

الامر ببساطة كالتالي:
اي جسم يمكن ان يطبق عليه النظرية النسبية بشرط ان يقترب من سرعة الضوء واذا وصل الجسم الى سرعة الضوء فان كتلته سوف تتضاعف لدرجة انها ستصل الى(ما لا نهاية)وبالتالي يزداد القصور ويتوقف الجسم اما في حالة الفوتون فإن كتلة سكونه=صفر.
اي ان مضاعفاتها صفر ايضا اي ان قصوره لن يتزايد بزيادة سرعته اي لن يتوقف.

اتمنى ان اكون قد افتدك

[مبتدئ 1]

شكرا جزيلا لكما وعلى شرحكما المستفيض والرائع
بخصوص تمدد الكون
انا معك في التفسير الذي تفضلت به
لكن الا تعتقد ان هذه الظاهرة تتعلق بدوبلر لا بحركة الفوتون ,, وحتى اذ تشوهت المسافة نتيجة تمددها ومع ذلك ستظل هي هي صفرية اي المسافة = صفر
اما حركة النجوم التي تتحرك من ذاتها فلا اعتقد يحدث اي تغير في تردد الفوتونات القادمة منها
لان هنا ستظل حركتها ثابته من دون ان تتعرض طاقاتها لاي ازاحة نظرا لثبات سرعة الضوء ,, اذا الذي يحدث هو انكماش النجوم اثناء حركاتها هذا على ما يبدو والله اعلم




تحياتي لكما