Václav Vavryčuk: Typy rudého posuvu a jejich fyzikální podstata (KS ČAS 11.1.2023)
Vložit
- čas přidán 18. 01. 2023
- Záznam diskusního příspěvku, uvedeného 11. 1. 2023 v rámci semináře Kosmologické sekce ČAS, na téma:
Typy rudého posuvu a jejich fyzikální podstata.
Objev rudého posuvu vzdálených galaxií měl zásadní význam pro astronomii a kosmologii, neboť vedl k převratné myšlence Lemaitra a Hubbla, že vesmír expanduje. V přednášce jsou uvedeny základní typy rudého posuvu (Dopplerův jev, gravitační a kosmologický rudý posuv) a je objasněna jejich fyzikální podstata. Zvláštní pozornost je věnována kosmologickému rudému posuvu, okolo kterého stále panují nejasnosti a který je často chybně interpretován.
Klíčová slova: expanze vesmíru, dilatace času, obecná teorie relativity, Dopplerův jev, kosmologický rudý posuv, gravitační rudý posuv
Přednáší:
RNDr. Václav Vavryčuk, DrSc. (Geofyzikální ústav AV ČR).
Další informace:
www.ig.cas.cz/kontakty/seznam...
users.math.cas.cz/~krizek/cosmol/
Poznámka k přednáškovému obsahu KS ČAS:
Kosmologická sekce usiluje o poznávání světa metodami založenými především na vědeckém a skeptickém principu, ale také se nebrání snaze o propojování kreativních myšlenkových proudů, které někdy nemusí být zcela v souladu se standardními či mainstreamovými názory. Je založena na platformě svobodného šíření informací a není nijak svázána pravidly recenzovaných periodik. Hlavně však vždy ponechávala na moudrosti posluchačů, aby ze získaných informací vytěžili maximum pro zdokonalení subjektivního modelu nejen vesmíru, či naopak, aby získali užitečná poznání tzv. slepých cest, kterážto velmi šetří drahocenný čas, ba dokonce mohou být docela cennou (anti)inspirací. Tento demokratický a dialektický princip bychom rádi zachovali i nadále, navzdory některým nepříznivým ohlasům v laické i odborné veřejnosti, žel stále častěji nezdravě polarizované. Nicméně přistupujeme k drobnému formálnímu doladění publikovaného obsahu tak, aby alespoň částečně byly odlišeny více odborné přednášky zvaných autorů (v programu schůzek budou barevně odlišeny), od tzv. diskusních příspěvků, které ne vždy musí vyjadřovat obecně přijímané ideje, či dokonce názor členů Kosmologické sekce. Můžeme navíc slíbit, že se budeme snažit minimalizovat případy, že by se v některé z těchto dvou skupin vyskytl někdo hlásající evidentní nepravdy. Za správnost obsahu přednášky odpovídá její autor. - Věda a technologie
Zvláštne, ako sa nevedia PRESNE vyjadrovať. 🤔🤫
Ale pán Vavryčuk má pravdu.
Často sa stáva, že vložený komentár není verejne viditeľný, ak sa hore nezmení nastavenie "Sort by/Řadit podle/Zoradiť podľa". Preto by som poprosil, či by ste nemohli zmeniť toto nastavenie priamo v kanáli pre konkrétne video v položke "Comments and ratings" parameter "Sort by" na "Newest". Ďakujem.
Ten pán je skvělý...
Zmení sa obraz rozkladu svetla na tienidle, ak vložím medzi šikmý hranol a zdroj svetla ďalší ale rovný hranol s určitou hrúbkou?
@UCt5GJ5qTmxAB6oa6zhrG0mw Dobré vysvetlenie, ale ešte by ma zaujímalo, ako principiálne chápať rozklad bieleho svetla na spektrum. Ak mám jeden fotón bieleho svetla, tak čo sa s ním stane, rozmnoží sa ? Alebo jeden fotón bieleho svetla neexistuje ?
Ináč na červený posuv ako na zmenu frekvencie svetla by sa možno dalo dívať aj tak, že to je synonymum dilatácie času. Veď frekvencia vlny je vlastne udávaná v prevrátenej jednotke času (Hz = 1/s).
@@VladoGonda - Ten komentár som presunul do hlavného diskusného vlákna.
To neviem, či fotón ako kvantum žiarenia môže obsahovať viacej frekvencií, ale ak áno, tak ja si myslím, že rozklad nastane i pre tento biely fotón a vznikne viacej fotónov.
Za synonymum by som to ja radšej nepovažoval lebo frekvencia a spomalenie času sú iné pojmy.
@@VladoGonda Bílé světlo je vždy složením celého spektra barev, tedy mnoha fotonů. Neexistuje foton s bílou barvou.
@@vaclavvavrycuk3816 Z minimalistického pohľadu by možno stačili tri fotóny RGB, to by asi mohol byť element bieleho svetla.
Objevením posuvu spektrálních čar směrem k červenému konci ve světle galaxií vznikla všeobecně uznávaná teorie která říká, že čím vzdálenější je od nás galaxie tím rychleji se od nás vzdaluje.
Dovoluji si tuto větu upravit takto: čím vzdálenější byla od nás galaxie tím rychleji se od nás vzdalovala.
O tom, jak daleko od nás je sledovaná galaxie dnes a jak rychle se dnes pohybuje a zda vůbec ještě existuje nemáme ani ponětí. Pozorování vesmíru je jen pohledem do různě vzdálené vesmírné minulosti.
Je zřejmé, že pozorujeme-li různě vzdálené galaxie, rovná se jejich vzdálenost ve světelných rocích zároveň vzdálenosti v čase (v rocích).
Tím je dáno, že vzdálené galaxie pozorujeme ve vzdálenějším čase než galaxie bližší.
Z toho vyplývá, že v minulosti se galaxie od sebe vzdalovaly rychleji než dnes, to znamená že rozpínání vesmíru se zpomaluje a protože světlo nejbližší galaxie má dokonce modrý posuv, je pravděpodobné , že již naopak začalo smršťování vesmíru. Teď ovšem nevím co co bude s tou “ temnou energií “ ,která má být příčinou stálého rozpínání vesmíru .
Pánové to nevědí pořádně vysvětlit.
Ďakujem, ale prosím vysvetlenie, prečo sa hneď nevylúči Dopplerov efekt ako zodpovedný za červený posuv, keď podľa špeciálnej teórie relativity platí, že aj keď sa zdroj pohybuje rýchlosťou v, tak z hľadiska pozorovateľa sa nepohybuje rýchlosťou v+c, ale len c. Ergo pozorovateľ vidí rýchlosť c vždy, či už má zdroj nejakú rýchlosť v, alebo nie. Ale my používame štandardný Dopplerov efekt založený na klasickom skladaní rýchlostí. To je asi nedovolené v relativistickom ponímaní, ak sa nemýlim.
Zrejme ste trochu nesprávne pochopil tvrdenie o konštantnej rýchlosti svetla: Hovoríte, že „keď sa zdroj pohybuje rýchlosťou v, tak z hľadiska pozorovateľa sa nepohybuje rýchlosťou v+c, ale len c.“
Predstavme si teleso, raketu, na ktorej máme reflektor, zdroj svetla vydávajúci napríklad fialové svetlo.
Nech sa raketa od nás vzďaľuje rýchlosťou 100 000 kilometrov za sekundu, čo je tretina rýchlosti svetla. Podľa dnešných poznatkov sa svetlo z tejto rakety pohybuje k nám nemennou rýchlosťou 300 000 kilometrov za sekundu, bez ohľadu na to, ako rýchlo sa raketa od nás vzďaľuje. Ale frekvencia svetla sa za týchto okolností mení a budeme vidieť namiesto fialového svetla žltozelené svetlo.
(Žltozelené svetlo má nižšiu frekvenciu ako fialové svetlo.)
Práve na základe zmeny farby svetla je možné potvrdiť a vypočítať rýchlosť, akou sa raketa, zdroj svetla, vzďaľuje smerom preč od nás. Existuje vzorec pre relativistický Dopplerov jav.
Tento relativistický vzorec pre pozorovanú frekvenciu svetla je:
f = fe . Odmocnina [(1 - v/c) / (1 + v/c)], kde „fe“ je frekvencia svetla reflektoru rakety, keď sa voči nám nepohybuje, „c“ je rýchlosť svetla 300 000 km/sekundu a „v“ je rýchlosť pohybu rakety vzďaľujúcej sa od nás.
@@bohusa7298 Naprosto souhlasím.
Presne tak. Aby frekvencia svetla za pohybu sa mohla zmeniť, tak zdroj svetla musí vlny vpredu dobiehať, aby ich vlnová dĺžka sa skracovala a vlny vzadu musí predbiehať, aby ich vlnová dĺžka sa predlžovala, pritom samotná rýchlosť svetla zostane nezmenená.
A toto pre relativistickú fyziku nie je možné. Svetlo má v rámci zdroja vždy rovnakú rýchlosť a preto vlny vyslané dopredu sa nedajú dobehnúť a vlny vyslané dozadu za nedajú predbehnúť. A toto by malo platiť i na pozorovateľa, čiže nezáleží na tom, či voči svetlu (voči zdroju) sa pohybuje, nikdy vlny nedobehne a ani nepredbehne a preto ich vlnová dĺžka sa nezmení. A tým pádom dopplerov jav by nemal nastať.
@@hmmh-qq V rámci jednoho pozorovatele samozřejmě ne, ale u relativity vždy musíte počítat ten samý jev z pozice různých pozorovatelů. Pak zjistíte, že každý pozorovatel vidí něco jiného (různou frekvenci), ale pro všechny pozorovatele zůstává rychlost světla identická.
@@filipes1024 - Popísal som prípad, kedy sa pohybuje zdroj nie pozorovateľ a nezmenenú rýchlosť svetla som zahrnul a popis platí na každého pozorovateľa.
Kosmologický červený posuv sa vysvetľuje len na vlnovom charaktere svetla. Ale ako sa to dá vysvetliť na svetle ako korpuskule, ktorá má konkrétnu polohu v danom čase, a teda jej energiu snáď neovplyvní zmena veľkosti priestoru v inej lokácii vesmíru. Ďakujem za prednášku, určite je na zamyslenie.
Výborná otázka! Pokud standardně pohlížíme na světlo jako na vlnění, tak změna frekvence do červené oblasti spektra znamená, že vlnění ztrácí energii. Kam se ale ta energie ztratí, je naprosto nejasné. Pokud budeme pohlížet na světlo jako na soubor fotonů, tak je ten problém ještě lépe patrný. Podle mne, je řešení v tom, že fotony sice mění svoji frekvenci, ale současně se mění i jejich rychlost. To vyplývá z předpokladu, že se kosmický čas deformuje tak jako prostor v průběhu vývoje vesmíru. Pokud tomu tak je, tak frekvence fotonů se sice snižuje, což by mělo vést k snížení energie fotonů, ale jejich rychlost se zvětšuje. Výsledný efekt je, že fotony mají stále stejnou energii bez ohledu na rudý posuv.
@@vaclavvavrycuk3816 ..."ale jejich rychlost se zvětšuje"... ergo mění se rychlost světla??? ve vakuuu???
nesprávná otázka, foton není korspuskule, vztahuje se na něho kvantová mechanika a z tohoto pohledu je odpověď dr.Vavryčuka nesprávná. Perfektně o tom mluví prof. Kulhánek třeba tady "Kvantové jevy ve vesmíru"
mluví tam třeba o tom, jak vyhodil u státnic hocha za odpověď na otázku o Schrodingerově rovnici - "proč se mě ptáte na otázky z biologie?!" no nevím, možná to byl jen vtip...
@@rostislavtobolka9529 Ano, já se domnívám, že rychlost světla ve vakuu se v průběhu vývoje vesmíru mění. Ono totiž to vakuum mění své fyzikální vlastnosti, protože je to prostor vyplněný gravitační energií. Tato energie vzniká součtem gravitací všech galaxií ve vesmíru. A protože se galaxie vzájemně vzdalují s časem, tak i ta gravitační energie se mění, a tedy i fyzikální vlastnosti vakua. Stejně tak jako například je jiná rychlost světla ve vzduchu a jiná ve vodě, tak podle mne může být jiná rychlost světla ve vakuu v raném vesmíru a jiná ve vesmíru dnes. Taková představa je zcela v souladu s obecnou teorií relativity a sám Albert Einstein měnící se rychlost světla připouští. Václav Vavryčuk
@@rostislavtobolka9529 Při studiu vesmíru pomocí astronomických pozorování si povětšinou vystačíme s představou světla jako vlnění a není potřeba uvažovat kvantovou mechaniku. Takže rychlost světla jako rychlost elektromagnetických vln je velmi dobře definovaná fyzikální veličina. Václav Vavryčuk
hezka prednaska. Je ale strasidelne se podivat na prumerny vek posluchacstva ...
Některé konstanty v kosmologii již nejsou konstanty, např. gravitační.
Prosba pre administrátora...
Často sa stáva, že vložený komentár není verejne viditeľný, ak sa hore nezmení nastavenie "Sort by/Řadit podle/Zoradiť podľa". Preto by som poprosil, či by ste nemohli zmeniť toto nastavenie priamo v kanáli pre konkrétne video v položke "Comments and ratings" parameter "Sort by" na "Newest". Ďakujem.
Já bych spíše zdůraznil, že rychlost světla v průběhu vývoje vesmíru není konstantní.
Jsem myslel, že je to o Rusku, že se ledy hnuly a zase nic.
Je známo, že foton má hmotnost a vše co má hmotnost, je gravitační silou přitahováno. Jenže hmotnost fotonu je závislá na jeho frekvenci, proto světlo s vyšší frekvencí má větší hmotnost, což je modré světlo a proto je více přitahováno než červené světlo a proto při vzdalování se světla od hvězdy vzniká červený posuv. Čili tento posuv není způsoben dilatací času!
A tím pádem musí vznikat i disperze světla. Pokud světlo proletí v blízkosti vesmírného tělesa, je modré světlo více přitahováno a proto více vychýleno z dráhy než červené světlo. A jelikož světlo překoná dost dlouhou dráhu od hvězdy až k Zemi, tak stačí sebemenší úhel, aby vychýlení se projevilo natolik, až na Zemi se více pozoruje červené světlo, jehož dráha je více přímá.
Oba zmíněné případy se mylně mohou považovat za dopplerův jev!
Vaše úvaha vypadá naprosto logicky a myslím, že velká část astronomů by se s ní ztotožnila. Já vidím háček v tom, že foton má sice 'hmotnost', ale tzv. dynamickou. Klidová hmotnost fotonu je nulová. Foton prostě není standardní hmotná částice. Tento fakt může snadno způsobit, že úvaha o přitahování fotonů v gravitačním poli je mylná.
@@vaclavvavrycuk3816 - To se samozřejmě vztahuje na fotony v pohybu a v podstatě fotony v klidu ani neexistují.
@@hmmh-qq Další argument, že působení gravitace na fotony může být něco zcela jiného než na standardní hmotné částice, je ten, že to působení by muselo probíhat v nějakém čase, tedy interakce foton-gravitační pole by musela mít nějakou rychlost. Pokud se foton šíří prostorem s gravitačním polem rychlostí světla, pak není ani jak na ten foton působit. Foton tomu působení unikne.
@@vaclavvavrycuk3816 - Jenže ohyb světla způsobený gravitační silou se pozoruje a proto se také předpokládá, že z toho důsledku vznikají gravitační čočky a že černé díře neunikne ani světlo.
Foton sice má rychlost světla, ale je konečná a gravitační pole má určitý rozsah a proto foton nestihne v tomto poli gravitační síle uniknout.
@@hmmh-qq Ten ohyb světla způsobený gravitační silou je podle mne něco jiného. Tento efekt není dán přitahováním světla ke hvězdě, ale deformací časoprostoru (a tedy i změnou rychlosti světla) v blízkosti hvězdy. Protože má rychlost světla různou velikost v závislosti na vzdálenosti od hvězdy, paprsky se ohýbají. Podobný efekt pozorujeme pro světlo na přechodu vzduch-voda. Díky různé rychlosti světla ve vzduchu a ve vodě, se paprsky lámou.