Come fa la luce a viaggiare nello spazio ?

Come fa la luce a viaggiare nello spazio ?

Per essere chiari, ci sono molte teorie e nessuno è arrivato a una risposta definitiva in merito. Ma menzionerò una teoria che in qualche modo non è stata trattata qui.

Einstein ha predetto che mentre gli oggetti viaggiavano più vicino alla velocità della luce, il loro tempo relativo avrebbe continuato a rallentare. Naturalmente, qualsiasi cosa con la massa non può mai raggiungere la velocità della luce. Poiché la luce non ha massa e viaggia alla sua stessa velocità, la luce non ha tempo. Questo fa sorgere la domanda su come qualcosa può viaggiare senza tempo.

Secondo questa teoria, la luce può essere in due posti contemporaneamente. La luce non attraversa lo spazio nel senso tradizionale.

Ci sono molti fisici credibili che mettono in discussione il punto di vista di Einstein sull’argomento. Sicuramente sembra impossibile dalla nostra prospettiva naturale, ma lo erano anche i buchi neri una volta.

The Delayed Choice Quantum Eraser  ( in fondo trovate il pdf completo) è un esperimento recente che vale la pena esaminare se qualcuno è interessato a questa linea di pensiero. Sembra mostrare risultati di luce che non richiedono tempo per viaggiare ed essere in più posti contemporaneamente. Sebbene ci siano altre interpretazioni dei risultati, arrivando addirittura a rivendicare la retrocausalità, (ick) i risultati sembrano adattarsi a questa teoria.

La luce è un’onda dei campi elettrici e magnetici. Si propaga per auto-perpetuarsi.

Descrizione qualitativa

Un campo elettrico variabile nel tempo produce un campo magnetico spazialmente variabile e un campo magnetico variabile nel tempo produce un campo elettrico spazialmente variabile.

Scrivere un’equazione qualitativa
ΔtE~ΔxB
ΔtB~ΔxE
dove Δt è la variazione temporale della quantità alla sua destra
e Δx è la variazione spaziale della quantità alla sua destra.

Quindi, se si ha un campo elettrico variabile nel tempo che varia nel tempo, si produrrà un campo magnetico variabile nello spazio che varia nel tempo, il che provoca un campo elettrico che varia spazialmente spazialmente. Utilizzando la notazione di cui sopra
ΔtΔtE = ΔtΔxB = ΔxΔtB = ΔxΔxE
La stessa relazione vale per il campo magnetico.

Questo è il segno distintivo delle onde (questa è la descrizione verbale di quella che viene chiamata l’equazione delle onde) e le onde del campo elettrico e magnetico sono ciò che possiamo illuminare.

Descrizione quantitativa
L’elettromagnetismo è descritto dalle equazioni di Maxwell che descrivono come i campi elettrici, E⃗ e il campo magnetico, B⃗, si influenzano a vicenda e sono creati da cariche e correnti [*]:

∇⃗ ⋅E⃗ = ρ / ε0

∇⃗ ⋅B⃗ = 0
∇⃗ × E⃗ = -∂B⃗ / ∂t
∇⃗ × B⃗ = c-2∂E⃗ / ∂t + μ0J⃗

Sembra tutto molto complicato, ma la luce può esistere con le sorgenti, così possiamo impostare ρ e J⃗ per svanire (queste sono le densità di carica e di corrente). A questo punto, solo le ultime due equazioni fanno qualcosa.
L’equazione 3 è nota come legge di Faraday e l’equazione 4 è nota come legge di Ampere. L’equazione 3 dice che un campo magnetico variabile nel tempo crea un campo elettrico spazialmente variabile. L’equazione 4 dice che un campo elettrico variabile nel tempo crea un campo magnetico spazialmente variabile. Se si elaborano le implicazioni di queste equazioni, si scopre che è possibile impostare campi elettrici e magnetici che variano nello spazio e nel tempo, si auto-perpetuano indefinitamente. Questo è ciò che è la luce.

Possiamo semplificare le equazioni precedenti se cerchiamo la propagazione della luce nella direzione z. Quindi   possiamo prendere la luce polarizzata nella direzione

x (cioè, il campo elettrico è nella direzione x)
∂Ex∂z = -∂cBy∂ct
∂cBy∂z = -∂Ex∂ct
dove ho messo la velocità della luce nei luoghi appropriati per rendere

la vita facile.

Per dare un esempio di soluzione:

Ex = E0cos (kz-cot)

Con = B0sin (KZ-cot)

se ω = kc, dove c è la velocità della luce e tutti gli altri componenti del campo elettromagnetico spariscono e B0 = E0 / c.

[*] I campi elettrici e magnetici sono vettori, il che significa che in ogni punto dello spazio c’è un campo elettrico e magnetico che può puntare in qualsiasi direzione [**].

[**] Infatti, nella relatività speciale, i campi elettrici e magnetici derivano da un tensore antisimmetrico di secondo rango, Fμν.

Qui le equazioni di Maxwell semplificano considerevolmente

∂μFμν = jν

(equazioni 1 e 4)
∂ [μFνσ] = 0
(equazioni 2 e 3) (il [] significa antisimmetrizza gli indici)

The Delayed Choice Quantum Eraser

https://www.thesolver.it/pdf/choicequantumeraser.pdf

 

 

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Poiché la luce è la cosa più veloce conosciuta nell’universo e non può sfuggire a un buco nero, vuol dire che c’è un potere in un buco nero più veloce della luce?

Poiché la luce è la cosa più veloce conosciuta nell’universo e non può sfuggire a un buco nero, vuol dire che  in un buco nero c’è una forza più veloce della luce?

A rigor di termini, la “gravità” è solo il nome che diamo a tutti i fenomeni associati allo spaziotempo curvo, quindi non c’è alcun senso in cui si muove la gravità.
Le onde gravitazionali si muovono alla velocità della luce.
Esiste un modo significativo per descrivere un sistema di coordinate tale che lo spazio-tempo del buco nero all’interno dell’orizzonte scorre più veloce della luce e esattamente alla velocità della luce sull’orizzonte ed è chiamato il river model.
Nota importante:
non misuriamo MAI   LOCALMENTE la luce in movimento a velocità diverse da c.

Andiamo  in dettaglio con le risposte alla domanda:

Risposta breve: sì. Quel “potere” è la gravità.

Risposta lunga: no. “Velocità” non è un potere (mi dispiace Flash). Raggiungi la velocità introducendo una forza su un oggetto, come spingere una palla o accendere il motore di un razzo.

Quello che succede in un buco nero è un mistero, dal momento che nulla lo fa uscire per raccontare la storia, ma in termini semplici questo è quanto:

“Luce” è un mucchio di pacchetti di energia chiamati fotoni, che viaggiano attraverso lo spazio. Ci sono cose che accadono quando un fotone colpisce un’altra particella, ma in generale la luce viaggia con una velocità assoluta costante. Questo non cambia in circostanze normali.

La spiegazione della gravità in base  alla teoria della relatività dice che le curve di massa spazio-tempo sono come un foglio di gomma e gli oggetti che attraversano lo spazio in una linea retta sembrano seguire un percorso curvo. È un’immagine potente, e l’esempio del Black Hole il punto principale è che la curvatura dello spazio influisce sul percorso che la particella che si muove attraverso di essa sembra prendere. Un esempio di vita reale dell’impatto dello spazio curvo su oggetti in movimento rettilineo è il percorso aereo che prende il sopravvento sulla superficie curva della Terra (sorry Flat Earth Society). Il percorso più breve tra due punti è la linea retta, ma su una superficie curva non è possibile. Se si confronta la distanza più breve su una mappa tra Mosca e Il Cairo, per capire gli aeroplani quale percorso debbano prendere, vedrete che il percorso dell’aereo sembra curvo, mentre invece volano in linea retta.

È possibile che una massa curvi lo spazio a sufficienza, che gli oggetti che lo attraversano sembrino effettivamente seguire un percorso circolare, tornando allo stesso punto. Questo in realtà accade a OGNI oggetto che curva lo spazio: le curve di massa della Terra ci circondano al livello, che l’ISS rimane in orbita.

Questo ci porta alla velocità di fuga. La velocità di un oggetto nello spazio curvo influisce sul percorso visibile che attraversa. Se la velocità è piccola (ad esempio un saltatore con l’asta che salta), prenderai un percorso curvo che ti farà colpire l’oggetto. Se la tua velocità è alta, come il razzo che trasporta le sonde Voyager, passi attraverso la curvatura, e anche se la tua direzione cambierà rispetto alla massa che hai passato,  lascerai l’oggetto. Se la tua velocità è esattamente giusta, come ISS, resterai in un’orbita stabile. (Se sai che l’ISS è un cattivo esempio di decadimento dell’orbita a causa di altri fattori, prendi la Terra attorno al Sole come esempio migliore).

Il motivo per cui abbiamo qualcosa come un buco nero è che la massa non ha un limite assoluto teorico, mentre la velocità lo ha. Gli oggetti con una densità abbastanza grande possono curvare lo spazio attorno a loro in modo sufficiente che la velocità richiesta perché qualcosa passi attraverso di essa superi la velocità della luce. E dal momento che ha un massimo, nulla sfuggirà: e nasce un buco nero.

 

 

 

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