Tip:
Highlight text to annotate it
X
Řekněme, že jsem tady. Udělám dva možné scénáře.
Jsem pozorovatel tadyhle. Toto jsem já.
A možná by bylo ještě lepší, kdybych prostě nakreslil své oko.
Protože budeme pozorovat světlo.
Takže já jen nakreslím své oko.
Toto jsem já v prvním scénáři a toto je jedno z mých očí.
A toto je jedno z mých očí ve druhém scénáři.
V prvním scénáři, (nechte mě to nakreslit), takže v obou scénářích budeme mít objekt.
Budeme mít nějaký zdroj světla.
Ale v prvním scénáři, vzhledem ke mně, se ten zdroj světla nebude pohybovat.
Naopak ve druhém scénáři se bude zdroj světla,
abychom mohli mít diskuzi, aby to byla nějaká zábava,
zdroj se bude pohybovat polovinou rychlosti světla.
Nepředstavitelně velká rychlost, ale předpokládejme, že to tak je.
Takže zdroj má ve srovnání se světlem poloviční rychlost.
Polovina rychlosti světla, pryč ode mě.
Pryč ode mě, od pozorovatele.
Teď si představme, co by se stalo. Oba zdroje vyzařují světlo.
A oba ho začnou vyzařovat ve stejný čas.
A když ho začnou vyzařovat,
jsou oba ve zcela stejné vzdálenosti od mého oka.
Jediným rozdílem je to,
že vzhledem ke mně je tento zdroj nehybný,
zatímco tento se ode mě pohybuje pryč
polovinou rychlosti světla.
Takže řekněme, že po nějaké době se světelné vlnění
z tohoto zdroje dostane do mého oka.
Vypadá to pak nějak takhle, pokusím se to nakreslit co nejlépe.
Nakreslím několik vlnových délek,
tady je poloviční vlnová délka, tady je celá vlnová délka,
tady další poloviční, celá, další poloviční,
celá, pak poloviční a pak celá vlnová délka.
Uvidíme, jestli do dovedu nakreslit.
Vypadalo by to takto: celá vlnová délka, celá vlnová délka,
celá vlnová délka, (tohle není jednoduché),
a pak celá vlnová délka. Vypadalo by to přibližně takto, ve tvaru skutečné vlny.
Počátek tohoto vlnění se právě dostává do mého oka
a pak jak pokračuje dále přes mé oko,
mé oko bude vnímat určitý typ vlnové délky nebo frekvence
a bude to vnímat jako určitý druh barvy,
za předpokladu, že jsme v nějaké viditelné části elektromagnetického pole.
Teď se zamyslete, co se stane s tímto zdrojem.
První věcí je, že začátek vlnění
se ke mně dostane ve zcela stejný čas.
Jednou z úžasných věcí o pohybu světla,
obecně a nebo pak zejména ve vakuu je to,
že nezáleží na tom, že toto se pohybuje od mě pryč
polovinou rychlosti světla.
To světlo se totiž ke mně bude stále přibližovat rychlostí světla.
Ta je absolutní, nezáleží na tom, jestli se toto pohybuje
pryč rychlostí 0,9 rychlosti světla.
Světlo ke mně bude stále putovat světelnou rychlostí.
Jde to proti intuici, protože v naší každodenní zkušenosti
pokud se pohybuji směrem od vás polovinou rychlosti kulky
a kulku vypálím, kulka se bude směrem k vám pohybovat
(polovina z její rychlosti bude odečtena)
jenom polovinou své normální rychlosti ve srovnání se situací, kdyby to bylo nehybné.
To není případ světla. Zamysleme se *** tím, jak by vypadalo vlnění.
V době, kdy by se světlo dostalo sem
(nechte mě to překreslit... překlesit to oko... sem).
Toto jsem opět já.
V momentě, kdy se světlo dostane do mého oka,
oba zdroje začnou vyzařovat světlo v naprosto stejný čas,
tenhle zdroj urazí polovinu vzdálenosti.
Když světlu trvalo určitou dobu dostat se tak daleko,
tenhle zdroj se dostane ve stejném čase do poloviční vzdálenosti.
Takže v okamžiku, kdy se světlo dostane do mého oka,
tenhle zdroj urazí asi poloviční vzdálenost.
Takže by se dostal asi... takhle daleko.
Ale oba zdroje začaly vydávat záření ve stejný čas.
Takže úplně první foton, pokud se podíváte na světlo jako na částice,
se dostane do mého oka v naprosto stejný moment
jako úplně první foton z tohoto zdroje.
Takže vlnění bude v podstatě roztažené.
Budeme stále mít jednu, dvě, tři, čtyři celé vlnové délky,
ale budou teď roztažené.
Pokusím se čtyři celé vlnové délky nakreslit.
Takže to rozdělím na půlky. Tyhle dvě části přepůlím,
takže každá z těch částí bude celou vlnovou délkou
a pak budou mít v prostřed poloviční vlnovou délku.
Takže to vlnění bude vypadat takto.
Budu se snažit to nakreslit... toto je nejtěžší část,
kreslení roztaženého vlnění.
Tak tady to máme, bude to vypadat takto.
Takže když se to dostane do mého oka,
mé oko to bude vnímat tak, že to má delší vlnovou délku.
Přestože z perspektivy každého z těchto objektů,
když se pohybujete s jedním z nich,
frekvence a vlnová délka vyzářeného světla je stejná.
Jediným rozdílem je, že tenhle zdroj se ode mě pohybuje pryč,
a nebo se pohybuji já pryč od něho,
podle toho, jak se na to chcete podívat, já se nepohybuji nebo toto se nepohybuje –
Zatím co v prvním případě jsou pozorovatel i objekt oba nepohybliví.
Co v této situaci řekne mé oko?
Mé oko dostane každý z této řady pulsů, nebo každou z těchto vlnových sérií
a řekne: „Hej, tady je vnímaná delší vlnová délka.
(Je tu delší vlnová délka... Delší vnímaná vlnová délka. Napíšu to sem. Vnímaná vlnová délka.)
A taky nižší vnímaná fekvence.“
Nižší vnímaná fekvence.
Takže co by to udělalo s vnímáním světla?
Řekněme, že toto je zelené světlo.
Pokud jsme nehybní spolu s pozorovatelem, je to zelené světlo.
Podívejme se na elektromagnetické spektrum.
Mám to z Wikipedie.
Takže kdybych byl vůči pozorovateli nehybný,
byli bychom v části spektra zeleného světla.
To je vlnová délka 500nm.
Ale pak z ničeho nic, protože tento objekt se ode mě pohybuje ohromnou rychlostí,
vnímaná vlnová délka se stane roztaženější.
Takže já to budu vnímat jako roztaženější vlnovou délku.
A můžete vidět, co se děje: bude to vypadat červeněji.
Přesune se to k červené části spektra.
A tento jev se nazývá rudý posuv.
Toto je RUDÝ POSUV.
Udělal jsem spoustu videjí v kategorii o fyzice
o Dopplerově jevu a mluvím v nich o zvukových vlnách
a vnímané frekvenci zvuku, která se mění s tím,
jak se něco pohybuje k vám a od vás.
Toto je úplně stejná myšlenka.
Je to Dopplerův jev aplikovaný na světlo.
A důvod, proč Dopplerův jev funguje pro světlo pohybující se vesmírem
a pro zvuk pohybující se vzduchem je ten,
že zvuková vlna ve vzduchu, bez ohledu na to,
jestli se zdroj pohybuje od vás a nebo k vám,
zvuková vlna se bude pohybovat ve vzduchu rychlostí zvuku
za určitého tlaku a dalších podobných podmínek.
A se světlem je to stejné.
Ale ve vakuu, bez ohledu na to, co dělá zdroj,
vlastní světelné vlnění bude vždy cestovat stejnou rychlostí.
Jediným rozdílem je, že vnímaná frekvence a vlnová délka se změní.
Důvodem, proč o tom všem mluvím je to,
že můžete použít tuto vlastnost světla, která tvoří rudý posuv,
abyste viděli, jestli se objekty pohybují pryč a nebo naopak k vám.
A lidé mluví o rudém posuvu, protože narovinu,
většina věcí se pohybuje od nás pryč
a to je jedním z důvodů, proč zpravidla věříme ve velký třesk.
Opačný případ, když se něco pohybuje obrovskou rychlostí ke mně,
by bylo něčím, o čem běžně neuslyšíte a co se nazývá fialový posuv.
Frekvence by se zvýšila. Vypadalo by to modřeji nebo purpurověji.
Další věcí, na kterou bych rád upozornil, je to,
že tento fenomén rudého posuvu, tato myšlenka,
se netýká pouze námi viditelného světla.
Můžete ji aplikovat i na věci, které nejsme schopni vidět.
Stalo by se to červenějším
ale nebyli byste schopní to vidět,
mohlo by to být aplikované na věci, které jsou ještě červenější než červená.
Takže možná je to mikrovlnné záření, které je vyzařováno,
ale protože jeho zdroj se od nás pohybuje tak rychle,
může to být vnímáno jako radiová vlna.
A ve skutečnosti (měl jsem o tomhle mluvit ve videu o mikrovlném reliktním záření)
je to tak, že to vnímáme jako mikrovlné záření,
ale tyhle zdroje se od nás pohybovaly pryč.
Došlo u nich k rudému posuvu.
Takže ve skutečnosti nevyzařovaly mikrovlnné záření.
Jenom to, co my pozorujeme,
a toto by bylo předpovězeno velkým třeskem, je mikrovlnné záření.
Takže snad vám to dá nějakou předststavu o tom,
co rudý posuv je, a teď to můžeme použít k vysvětlení toho,
proč se domníváme, že se ohromná spousta věcí pohybuje od nás pryč.
Jenom se ujistím, že v tom máte jasno.
Pokud máte dva objekty, řekněme, že oba tyto objekty jsou slunce.
Oba jsou slunce. Nebo galaxie, to je jedno.
Díky jejich dalším vlastnostem,
které tu teď nebudu rozebírat,
víme, že pravděpodobně vyzařují světlo stejné barvy.
Pravděpodobně vyzařují světlo stejné barvy,
protože známe další vlastnosti této hvězdy nebo galaxie.
Pokud vnímáme, že tato se nám zdá červenější než tahle,
potom víme, že se pohybuje pryč od nás.
A čím je červenější, čím je její vlnová délka roztaženější
vzhledem k této druhé hvězdě, pak víme,
že tím rychleji se pohybuje pryč on nás.