प्रकाश एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में गति नहीं करता है, जो द्रव्यमान के साथ चीजें करता है, क्योंकि प्रकाश में एक सार्वभौमिक स्थिर वेग होता है। वह अपवाद क्यों है?
प्रकाश एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में गति नहीं करता है, जो द्रव्यमान के साथ चीजें करता है, क्योंकि प्रकाश में एक सार्वभौमिक स्थिर वेग होता है। वह अपवाद क्यों है?
जवाबों:
इस प्रश्न का उत्तर देने का एक और तरीका इक्विवेलेंस सिद्धांत को लागू करना है, जिसे आइंस्टीन ने अपने "सबसे खुश विचार" कहा था (इसलिए आप जानते हैं कि यह अच्छा होना चाहिए)। समतुल्यता सिद्धांत कहता है कि यदि आप एक संलग्न बॉक्स में मौजूद हैं कि न्यूटन गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को क्या कहेगा, तो उस बॉक्स में जो कुछ भी होता है वह उसी तरह होना चाहिए जैसे कि बॉक्स गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में नहीं था, लेकिन इसके बजाय ऊपर की ओर । इसलिए जब आप एक गेंद को छोड़ते हैं, तो आप कल्पना कर सकते हैं कि गेंद गुरुत्वाकर्षण द्वारा नीचे की ओर त्वरित है, या आप सब कुछ कल्पना कर सकते हैं लेकिन गेंद को ऊपर की ओर त्वरित किया जाता है, और गेंद को बस पीछे छोड़ा जा रहा है (जो, विडंबना यह है कि आप तनाव के साथ बेहतर जांच कर सकते हैं आसानी से अपने आस-पास की हर उस वस्तु का पता लगा लें जो गेंद पर मौजूद नहीं है, इस भावना सहित कि आप अपने नीचे से अभी प्राप्त कर रहे हैं)।
उस नियम को देखते हुए, यह देखना आसान है कि गुरुत्वाकर्षण से प्रकाश कितना प्रभावित होगा - बस एक लेजर को क्षैतिज रूप से चमकने की कल्पना करें। "बाईं ओर" संदर्भ फ़्रेम में, हम देखते हैं कि क्या होगा - बीम क्रमिक रूप से उच्च और उच्च बिंदु से शुरू होगा, और यह कि प्रभाव बढ़ाने में तेजी आ रही है। तो प्रकाश की परिमित गति को देखते हुए, बीम का आकार नीचे की ओर वक्र प्रतीत होता है, और बीम लेजर की विपरीत दिशा में सीधे बॉक्स की दीवार पर बिंदु पर प्रहार नहीं करेगा। इसलिए, यह भी होना चाहिए कि बॉक्स के अंदर से क्या माना जाता है - बीम लेजर से सीधे बिंदु पर हमला नहीं करता है (जैसा कि बिंदु उच्च हो रहा है, फिर उस बिंदु से उस पार जहां प्रकाश उत्सर्जित किया गया था), और इसका पथ नीचे की ओर वक्र प्रतीत होता है। एर्गो, प्रकाश "गिर जाता है।"
दरअसल, यह समतुल्यता सिद्धांत का महत्वपूर्ण सरलीकरण है - आपको यह जानने की कभी आवश्यकता नहीं है कि पदार्थ क्या है, सभी पदार्थ "समान रूप से गिरते हैं" क्योंकि यह पदार्थ से कुछ भी नहीं हो रहा है, यह केवल "पीछे रह जाने" का परिणाम है। जो कुछ भी वास्तव में उस पर बल है और वास्तव में तेजी है।
संयोग से, यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण में भी, द्रव्यमान वाली वस्तुएं "समान रूप से गिरेंगी" जो कि द्रव्यमान वाले होते हैं, लेकिन यह देखने के लिए कि एक सीमा की आवश्यकता होती है। बस एक गेंद को वैक्यूम में गिराएं, फिर एक कम द्रव्यमान वाली गेंद को, फिर एक निचले हिस्से में बड़े पैमाने पर। न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण के तहत सभी वस्तुएं समान होती हैं। तो बस शून्य द्रव्यमान की सीमा पर आगे बढ़ें, आपको उस सीमा के रास्ते में कोई अंतर नहीं दिखेगा। फिर भी, न्यूटोनियन गुरुत्व को गुरुत्वाकर्षण में प्रकाश के प्रक्षेपवक्र के लिए बिल्कुल सही जवाब नहीं मिलता है, क्योंकि न्यूटनियन भौतिकी प्रकाश की गति का सही ढंग से इलाज नहीं करती है।
ऐसे कुछ तरीके हैं जिनसे कोई आपके सवाल का जवाब दे सकता है:
ब्लैक होल अंतरिक्ष के क्षेत्र हैं जिन्हें पर्याप्त रूप से केंद्रित द्रव्यमान द्वारा विकृत किया गया है। प्रकाश तरंगें / कण हमेशा एक स्थिर वेग ( ) पर एक सीधी रेखा में यात्रा करते हैं । यद्यपि एक ब्लैक होल के निकट एक फोटॉन अंतरिक्ष के माध्यम से एक सीधी रेखा में यात्रा करना जारी रखेगा, अंतरिक्ष ने खुद को वक्रित किया है इसलिए फोटॉन का मार्ग वक्र होगा।
जबकि फोटॉनों गुरुत्वाकर्षण की उपस्थिति में तेजी नहीं करते हैं, वे अन्य तरीकों से इससे प्रभावित होते हैं। विशिष्ट रूप से, गुरुत्वाकर्षण में प्रवेश करने वाले फोटॉन नीले-शिफ्ट होते हैं जबकि फोटॉन एक को छोड़कर लाल-शिफ्ट होते हैं। यह लाल / नीला-शिफ्टिंग होता है क्योंकि समय गुरुत्वाकर्षण के भीतर धीमी गति से गुजरता है। संदर्भ के सभी फ़्रेमों में, हालांकि, प्रकाश की गति स्थिर रहती है। विकी पर इस बारे में अधिक जानकारी है ।
नोट: प्रश्न मूल रूप से ब्लैक होल के लिए विशेष रूप से संदर्भित है। किसी भी पदार्थ की एकाग्रता के लिए उपरोक्त धारण (जिसमें से ब्लैक होल एक चरम उदाहरण है)।
टीएल; डीआर लाइट गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित है क्योंकि यह अंतरिक्ष-समय ग्रिड और इसकी वक्रता के साथ यात्रा करता है जो कि गुरुत्वाकर्षण है। यह ब्लैक होल में बहुत अधिक दिखाई देता है।also: Einstein > Newton
ब्लैक होल काले होते हैं क्योंकि "इवेंट होराइजन" को पार करने वाला कोई भी प्रकाश फिर से बच नहीं सकता है। मास स्पेस-टाइम के "ग्रिड" को झुकाता है। लाइट - 2-मंद बोलना - अंतरिक्ष-समय ग्रिड के फर्श के साथ यात्रा करता है और इसकी वक्रता का अनुसरण करता है अर्थात यह द्रव्यमान की उपस्थिति से निर्मित शंकु के नीचे जाता है, और फिर से सबसे छोटे पथ के साथ आगे बढ़ता है। इससे प्रकाश की यात्रा को लंबा समय लगता है । अब ब्लैक होल के लिए चीजें अधिक चरम होती हैं: ब्लैक होल का निर्माण होता है, जब बहुत सारे पदार्थ एक ऐसे स्थान पर ढह जाते हैं जो श्वार्स्चिल्ड रेडियस से छोटा या छोटा होता है। किसी भी तारकीय वस्तु का श्वार्जस्किल्ड रेडियस केवल उसके द्रव्यमान से निर्धारित होता है। उच्च द्रव्यमान वाले किसी भी द्रव्यमान को ब्लैक होल में बदल दिया जाता है:
r s = 2 * G / 2 c
श्वार्जचाइल्ड रेडियस =2* the gravitational constant / 2 * the speed of light
।
उसM
वस्तु के द्रव्यमान को किलो में गुणा करें और आपको उस द्रव्यमान के लिए r s मिला ।हालांकि यह समझने के लिए कि ब्लैक होल वक्र स्थान को इतना अधिक कैसे घेरते हैं कि वे प्रकाश से बच नहीं पाते हैं, हमें श्वार्ज़स्चिल्ड समीकरण के केवल एक छोटे हिस्से को देखना होगा।
ब्लैक होल को समझने के लिए एक छवि पेंट करने के लिए, हम केवल इस मध्य अनुभाग की जरूरत है:
1) 2) 3) 4) हम पहले से ही स्थापित किया है आर एस एक विशेष वस्तु की स्च्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या होने के रूप में, आर तारकीय वस्तु की त्रिज्या है। जब आर के रूप में के रूप में छोटे हो जाता है आर एस आप एक विशिष्टता प्राप्त 1 और अजीब सामान हो रहा शुरू होता है, ऑप्स सवाल का सबसे महत्वपूर्ण बात, अंतरिक्ष समय वक्रता ब्लैक होल में अनंत हो जाता है (!)
, इसका मतलब है कि कोई भी प्रकाश जो किसी भी बिंदु पर घटना क्षितिज को काटता है , ब्लैक होल कीप में यात्रा करने में अनंत समय लगेगा । यहां तक कि घटना क्षितिज के सापेक्ष एक बहुत सपाट कोण पर, जहां इसकी बस कभी-कभार इसे थोड़ा-बहुत थपथपाते हुए, यह खो जाता है क्योंकि सेट सिद्धांत हमें सिखाता है: अनंत का कोई सबसेट भी अनंत है।
यहाँ कुछ अतिरिक्त दृष्टांत दिए गए हैं:
पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण स्थान-समय शंकु:
एक ब्लैक होल का ग्रेविटी स्पेस-टाइम फ़नल:
1) विलक्षणता: एक विलक्षणता मूल रूप से, कलन / बीजगणित शब्दों में है, बस जब आप शून्य से विभाजित करते हैं (जो आप कभी नहीं करेंगे!)। एक 2 डी विलक्षणता बस इस तरह दिख सकती है: f(x) = 1/x
(एक्स = 0 के मध्य में विलक्षणता है)।
एक 3D विलक्षणता इस तरह दिख सकती है / \, x = 1 पर विलक्षणता (यह रीमेन्स जीटा फ़ंक्शन है)।
त्वरण यहां प्रासंगिक नहीं है। किसी भी दिए गए गुरुत्वाकर्षण कुएं में एक निश्चित पलायन वेग होता है। कण फिर तेजी से कि वेग अच्छी तरह से बच, कण धीमी नहीं है। ब्लैक होल की बहुत परिभाषा एक गुरुत्वाकर्षण कुआं (होल) है जहां से बचकर निकलने वाला वेग प्रकाश कणों की गति को 'c' से अधिक कर देता है, इसलिए परिभाषा के अनुसार, प्रकाश छेद से बच नहीं सकता है, जिससे यह 'ब्लैक' हो जाता है।
यदि प्रकाश में कोई द्रव्यमान नहीं है, तो यह गुरुत्वाकर्षण से क्यों प्रभावित होता है?
क्योंकि प्रकाश की एक तरंग प्रकृति होती है, और एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र एक ऐसा स्थान है जहां प्रकाश की गति बदलती रहती है। तो नीचे की तरफ हल्की कर्व करें। यह सोनार तरंगों के समुद्र में नीचे की ओर बढ़ने के तरीके की तरह है:
एफएएस और अमेरिकी नौसेना से छवि, ईएस 310 अध्याय 20 देखें
प्रकाश अपने त्वरण को गति नहीं देता है, जो द्रव्यमान के साथ चीजें करेगा, क्योंकि प्रकाश में एक सार्वभौमिक स्थिर वेग होता है। वह अपवाद क्यों है?
यह सही नहीं है मुझे डर है। देखें आइंस्टीन ने क्या कहा:
1912 : "दूसरी ओर मैं इस दृष्टिकोण से कहता हूं कि प्रकाश के वेग के निरंतरता के सिद्धांत को केवल अनिद्रा बनाए रखा जा सकता है क्योंकि एक व्यक्ति निरंतर गुरुत्वाकर्षण क्षमता के अनुपात-अस्थायी क्षेत्रों के लिए खुद को प्रतिबंधित करता है"।
1913 : “मैं इस नतीजे पर पहुंचा कि प्रकाश के वेग को गुरुत्वाकर्षण क्षमता से स्वतंत्र नहीं माना जाना चाहिए। इस प्रकार प्रकाश के वेग का सिद्धांत तुल्यता परिकल्पना के साथ असंगत है ”।
1914 : "उस मामले में जहां हम प्रकाश के वेग की गति को रोकते हैं, वहां एक प्राथमिकता, कोई विशेषाधिकार प्राप्त समन्वय प्रणाली मौजूद नहीं है।"
1915 : "इन पंक्तियों के लेखक का विचार है कि सापेक्षता के सिद्धांत को अभी भी सामान्यीकरण की आवश्यकता है, इस अर्थ में कि प्रकाश के वेग के सिद्धांत के सिद्धांत को छोड़ दिया जाना है"।
1916 : "दूसरे स्थान पर हमारे परिणाम से पता चलता है कि, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, वेचुओ में प्रकाश के वेग की गति का नियम, जो सापेक्षता के विशेष सिद्धांत में दो मूलभूत मान्यताओं में से एक का गठन करता है और हम पहले से ही अक्सर संदर्भित हैं, किसी भी असीमित वैधता का दावा नहीं कर सकते।
1920 : "दूसरा, यह परिणाम दर्शाता है कि गुरुत्वाकर्षण के क्षेत्र वाले स्थानों में, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, प्रकाश की गति की गति का नियम अब नहीं रखता है। जैसा कि एक सरल ज्यामितीय विचार से पता चलता है, प्रकाश किरणों की वक्रता केवल उन्हीं स्थानों में होती है जहाँ प्रकाश की गति स्थानिक रूप से परिवर्तनशील होती है ”।
आइंस्टीन ने "गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा प्रकाश किरणों के अपवर्तन" की भी बात की । तो न्यूटन ने, ऑप्टिक्स क्वेरी 20 देखी : “पानी, कांच, क्रिस्टल और अन्य कॉम्पैक्ट और घने पिंडों को खाली स्थानों में से गुजरने में यह क्षुद्र माध्यम नहीं है, घने और सघन डिग्री से बढ़ते हैं, और इस तरह से किरणों को रोकते हैं प्रकाश एक बिंदु में नहीं, बल्कि उन्हें वक्र रेखाओं में धीरे-धीरे झुकाकर? ” यह वास्तव में एक अपवर्तन है, और गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग एक उपयुक्त वाक्यांश है। यह भी देखें कि क्या हर जगह समान गति का जीआर खंड समान है? यह संपादक डॉन कोक्स का एक PhysicsFAQ लेख है। वह आइंस्टीन और अपवर्तन के बारे में बात करता है, और यह कहता है:"प्रकाश की गति बढ़ जाती है क्योंकि यह फर्श से छत तक चढ़ता है, और यह छत से फर्श तक नीचे उतरता है; यह एक गेंद की तरह नहीं है जो रास्ते में धीमा हो जाता है और नीचे के रास्ते पर तेजी से बढ़ता है"। यह दिलचस्प नहीं है?
बहुत सारे लोग आपको बताएंगे कि प्रकाश घटता है "क्योंकि यह स्पेसटाइम की वक्रता का अनुसरण करता है" , लेकिन यह सही भी नहीं है। स्पेसटाइम वक्रता ज्वारीय बल से जुड़ी होती है, गुरुत्वाकर्षण के बल से नहीं। प्रकाश की गति और विवरणों और संदर्भों के लिए गुरुत्वाकर्षण कैसे काम करता है , इस पर मेरे "भौतिकी जासूस" लेख देखें।