Ortamdan geçerken ışık neden kırılıyor? Kara delikler ışık tarafından nasıl yakalanır? Okuduktan sonra nihayet anladım!
Düz uzay zamanında, ışın düz bir çizgide hareket eder, başka bir deyişle: en kısa yol boyunca ilerler. Genel görelilikte, ışık huzmesi hala en kısa yolu takip eder.
Bu, ışık farklı ortamlardan geçtiğinde yaygın bir optik özelliktir. Sözde en kısa "ışık yolu" aslında Minimum salınım sayısı veya en kısa süre, Kırılma denilen ışık huzmesinin bükülmesine neden olur; suya bir çubuk yerleştirildiğinde, su yüzeyine dik olmadığında kavisli görünür. Güzel yedi renkli gökkuşağı, ışığın hava, su veya cam yüzeyine ulaştığında farklı renklere bölünmesinden de kaynaklanır. Böylece prizmalarla küçük gökkuşakları yapabiliriz. Kaynağın izini sürmek, Farklı ışık renklerinin farklı titreşim frekansları vardır, bu nedenle her biri kendilerine uyan en kısa ışık yolunu arayacaktır.
Bu olguyu uzay ve zamandaki nesnelere genişletin: Kuyruklu yıldız ışığının güneş tarafından kırılmasının nedeni, güneş sisteminin bir tarafından diğer tarafına en kısa sürede derin uzaydan geçecek şekilde en kısa mesafe boyunca seyahat etmesidir. Dünya'daki gözlemciler, kuyruklu yıldızın kavisli yörüngesini güneşin yerçekiminin etkisi olarak yorumluyor. Einstein, kuyruklu yıldızın ışığının serbest düştüğünde ısrar etti, ancak gerçekte hala ve zorlanmadı. Bu nedenle, düz uzaydaki uçuş yolu, Newton'un teorisine göre düz bir çizgidir, ancak eğri uzay-zamanda bir eğri haline gelir.
Teoride, bir üçgen oluşturmak için üç ışık demeti kullanılabilir, bunun içinden zaman ve uzayın eğriliği ölçülebilir. Düz bir alanda, bu üçgenin üç açısının toplamının 180 ° olduğunu bilmeye alışkınız, ancak şu anda 180 ° 'yi aşabilir veya daha az olabilir. Basit bir örnek düşünün: Eğer iki ışık huzmesi yayılırsa, ikisi de dünyanın merkezine doğru düşecekler ve sonunda boylam çizgileri gibi bir araya gelecekler. Şu anda, ışınların oluşturduğu üçgen derecelerinin toplamı 180 ° 'den büyük olacaktır; bu, boşluğun Eğri, ama "ne içinde?" Geriye dönüp baktığımızda, Einstein aslında üç boyutta bükülen dünyanın iki boyutlu yüzeyinden esinlenmiştir; uzay aracının veya ışık ışınlarının uçuş yolu daha yüksek boyutlarda meydana gelir. Eğilme (en azından matematiksel olarak). Kabaca konuşursak, üç boyutlu uzayın bükülmesi zamanın dördüncü boyutunda gerçekleşir.
Görelilik teorisinin vazgeçilmez bir temeli şudur: Işığın tüm maddelerde yayılma hızı sabittir ve aynıdır. . Bununla birlikte, ışık kaynağına yaklaşıp uzaklaştığımızda, bazı değişiklikler meydana gelir: bir araba kornası gibi, araba size yaklaştığında (uzağa), kornanın tonu artar (azalır) ve ışık da benzer şekilde rengini (frekansı) değiştirir. Veya "ton"), ışık kaynağı çok uzakta olduğunda kırmızıya kayma meydana gelir ve ışık kaynağı yakın olduğunda maviye kayma meydana gelir, bu fenomen denir Doppler etkisi. İnsanların algıladığı renk aslında elektromanyetik alanın salınımından önceki ve sonraki farklı frekansıdır ve frekans, zaman atımının bir ölçüsüdür.
Işık yerçekimi alanından geçtiğinde, ek bir etki yaratır ve Einstein'ın uzay bozulmasının kaynağını oluşturan bu etkidir. Güneşin çekim alanından bir ışık huzmesi geçtiğinde, onun yolunun büküldüğünü göreceğiz. Güneş, nötron yıldızları, kara delikler vb. Hepsi devasa çekim kaynaklarıdır. Işık huzmeleri bu çekim kaynaklarına doğru düştüğünde, iç kısımlar birbirini daraltır Genel göreliliğe göre, sadece göreli hareket, hareketsiz gözlemcilerin gözlerinde renk kaymalarına neden olmaz, aynı zamanda yerçekimi de bu tür renk kaymalarına neden olabilir. Yerçekimi alanı güçlendikçe, elektromanyetik alanın salınım frekansı gittikçe kırmızı ışığın frekansına kayar. Işın yerçekimi kaynağına yaklaştıkça, uzaktaki gözlemciler kırmızıya kayma olgusunun gittikçe daha belirgin hale geldiğini görecekler. Işığın salınım frekansı azalıyor ve bu frekans doğal ışık saatidir, yani ışık saati yavaşlamıştır. Işın kara deliğin kenarına yakınsa, frekans 0'a düşürülecektir; Bir anlamda zaman yerinde kalır, yeryüzündeki bir gözlemcinin bakış açısından, ışık demeti gittikçe daha kırmızımsı ve sönük hale geldikçe, kara deliğe girmek için gereken süre sonsuz hale gelir.
Işının kendisi için, sadece serbest düşüş yapıyor, hiçbir şey olmuyor. Diğer ışık huzmeleri yaklaşıyor ve yaklaşıyor Aslında kara deliğin içindeki tüm ışık yolları o kadar sıkı kavislidir ki dışarıya doğru ışık yolu karadeliğin sınırından asla geçemez; bu nedenle ışık kara delikten kaçamaz ve karadelik olur. "karartmak.
Yerçekiminin etkisi altında, ışık huzmeleri evrenin jeodeziği boyunca yayılıyor ve zaman yavaş yavaş geriliyor. Uzayın diğer üç boyutundaki yolun bükülmesine neden olan zaman boyutunun bozulmasıdır.
