Vöröseltolódás vs. Energiamegmaradás?

Számold bele, hogy B egyenletes sebességgel távolodik a csillagtól, vagyis a csillaghoz képest mozgási energiával rendelkezik. Ezért a vöröseltolódás, vagyis a B-t érő fotonok energiájának csökkenése A-hoz képest.

Ezt kicsit úgy tudnám szemléltetni, hogy van egy paintball puskás fazon a mezőn. Te állsz tőle 10 méterre. Ha rád lő, akkor a beléd csapódó festékgolyók egy bizonyos energiát közölnek veled (ez a fotonok energiája a te példádban). Ám ha egyenletes sebességgel távolodsz a paintballpuskástól, akkor az őáltala kilőtt, téged érő golyók energiája is pont ennyivel lesz kisebb, mint amennyivel nagyobb mozgási energiád van ahhoz képest, mintha állnál.

Nem tudom, mennyire lett érthető, ha nem, akkor jelezd, és kifejtem részletesebben.

#2 gyenge pillanatodban :)

Ez aranyos!

"Azt meg nehéz lenne elképzelni, hogy egy folyamat A-ról nézve végbemegy, B-ről nézve viszont nem,"

Ne is képzelődjél ilyeneken mert ilyen nincs , ha egy folyamat megtörténik C n azt A is és B is megtörténtnek fogja látni csak pici késéssel.

Egyvalamin nagyon átsiklottál. Az energiamegmaradást úgy kell felírni, hogy veszel két állapotot, a kettő közti folyamat legyen konzervatív, és akkor az egyenleted két oldalán a két állapotban vett energiákat írod fel AZONOS vonatkoztatási rendszerben mérve, tehát azonos "mozgásállapotú" eszközökkel mért számértékeket. Adott energiamennyiség számértékét két különböző rendszerben a Lorentz-trafó köti össze, az energia konkrétan időszerűen transzformálódik.

Abban meg nincs ellentmondás, hogy az A rendszerbeli atom mondjuk rezonál az általa észelelt energiájú fotonnal, a B rendszerbeli meg nem, ez még nem jelenti azt, hogy B-ből ne láthatnánk, hogy az A-ban álló atom csinált valamit.

Képzeljük el, hogy a csillagtól távolodó B űrhajón van egy ugyanolyan atom, amely a csillaghoz képest nyugalomban lévő A űrhajón is, és amely elnyelné a csillagból jövő fotont.

Ez alapján (is) a válaszok:

"A speciális relativitáselméletben ebből fakadóan az energia is relatív?"

Igen. Az energia a négyesimpulzus-vektor nulladik komponense, ezért nem skalár (vagyis nem invariáns), hanem a Lorenzt transzformáció szerint számolandó át egyik inerciarendszerből a másikba. De ezen azért nem kell csodálkozni, mert a newtoni fizikában sem egyforma egy labda energiája egy hozzá képest nyugalomban lévő meg egy nyugvó megfigyelő számára.

"Akkor hogy érvényesül, érvényesül-e egyáltalán az energiamegmaradás törvénye?"

Egy adott inerciarendszeren belül. Az ezek közötti átváltás viszont nem egy valós fizikai folyamat, hanem egy matematikai transzformáció a kockás papíron.

"Gondolom a két megfigyelő nem lát különböző számú fotont."

Nem. Viszont különböző energiájúakat igen.

"Ugye ez azért is érdekes, mert a két megfigyelő, mivel inerciarendszer, így elvileg azonos módon kell végbemennie számára a folyamatoknak."

Olyan értelemben igen, hogy ha egy esemény megtörténik egy inerciarendszerben, akkor minden másban is meg kell történnie. Legfeljebb más helyen és időben. Azonban más lesz a dolgok mikéntjére a magyarázat (lásd Einstein vonatos gondolatkísérletét az egyidejűség relativitásáról).

Ennek fényében mi pl. a magyarázta annak, hogy a távolodó B űrhajóval együtt utazó atom már nyilván nem tudja elnyelni a vöröseltolódást szenvedett fotont? A B űrhajóról nézve nyilván az, hogy nem megfelelő a foton frekvenciája, ezért nem gerjeszt átmentet. Az A űrhajóról nézve pedig az, hogy a B órája lelassul, vagyis minden periodikus mozgás illetve fizikai folyamat, amelyhez bármilyen frekvencia kapcsolható, lassabb frekvenciával megy végbe. Ezért az A-ról nézve a B-n utazó atom energiaszintjei el lesznek tolódva, hiszen minden B-n utazó atom által kisugárzott foton frekvenciája is kisebb lesz (merthogy A-ról nézve meg B szenved vöröseltolódást). Így aztán az energiaszintek közti átmenetek is el lesznek tolódva, a csillagról jövő fény pedig nem tud átmeneteket gerjeszteni, az atom nem nyelni el a fotont.

Az esemény (foton nem elnyelődése) tehát mindkét inerciarendszerben bekövetkezik, csak épp más rá a magyarázat.