Красное смещение и свет далёкой звезды

[Albertas]

Представьте себе, что вы со стороны смотрите на некоего чудака, который измеряет скорость света. Он посылает фотон к удаленному зеркалу и принимает его обратно. При этом, для измерения интервала времени он использует обыкновенные световые часы (два зеркала, между которыми скачет также фотон). Допустим, он может послать фотон со сколь угодно большой скоростью (это вы видите). Какой интервал времени он может намерять при помощи своих световых часов? Не один ли и тот же, несмотря на приписанную фотону скорость? Чем быстрее фотон движется снаружи, тем быстрее он движется между зеркалами. Скорость фотона (намерянная Чудаком) в этом мысленном эксперименте будет зависеть только от расстояния между зеркалами.

Внутри материальных тел переносчики взаимодействий (фотоны, глюоны) инициируют события и движутся с той же скоростью, что и движущийся “снаружи“ фотон. Попробуйте мысленно послать фотон к удаленному зеркалу и обратно мгновенно, таким образом, чтобы внутри материального тела не произошло никаких событий.

[Dmitriy40]

Albertas в сообщении #1122102 писал(а):

Скорость фотона (намерянная Чудаком) в этом мысленном эксперименте будет зависеть только от расстояния между зеркалами.

Поставив много разных зеркал и измерив время прохождения фотонов туда и обратно, можно убедиться, что скорость всегда одинакова, а разным будет время возврата фотона. И именно оно будет зависеть от отношения расстояний до измерительного зеркала к расстоянию между зеркалами в часах.
Если Вы путаете понятия скорости и времени, то ... нет слов.

[Albertas]

Разумеется скорость будет одинакова, но время разное. Если зеркало дальше, то интервал будет больше, если ближе, то меньше. А измерянная Чудаком в мысленнном эксперименте скорость будет та же.

Не очень понимаю, что вы хотели сказать.

[Munin]

Albertas в сообщении #1122102 писал(а):

Внутри материальных тел переносчики взаимодействий (фотоны, глюоны) инициируют события и движутся с той же скоростью, что и движущийся “снаружи“ фотон.

Это неверно. Квантовая теория сложнее.

-- 08.05.2016 21:56:44 --

Albertas в сообщении #1122109 писал(а):

Если зеркало дальше, то интервал будет больше, если ближе, то меньше.

Но вот при бесконечной скорости эта идиллия исчезает.

[Dmitriy40]

Если в часах и между зеркалами одинаковые фотоны, то и скорости у них одинаковые. Если же вы хотите послать между зеркалами другие фотоны, с другой скоростью - то таковых не бывает.

Albertas в сообщении #1122102 писал(а):

Чем быстрее фотон движется снаружи, тем быстрее он движется между зеркалами.

А значит вопрос лишь в выборе единиц длины, времени и соответственно скорости. При этом скорость не может оказаться бесконечно большой, т.к. единицы выбираются не с потолка, а из других экспериментов и между ними сохраняются некие пропорции, не позволяющие ни длине уйти в бесконечность, ни времени обнулиться, соответственно и скорость фотонов не станет бесконечной. И потому такое физически невозможно:

Albertas в сообщении #1122102 писал(а):

Попробуйте мысленно послать фотон к удаленному зеркалу и обратно мгновенно, таким образом, чтобы внутри материального тела не произошло никаких событий.

Кроме того, соотношения скоростей (фотонов и процессов в материальном теле) никуда не денутся при любой конечной скорости фотонов. Исторически сложилось что единицы длины и времени были выбраны до определения скорости $c$ и когда её измерили, то пришлось выражать в них. И она оказалась конечной. А значит никаких мгновенных фотонов ни внутри тел, ни снаружи послать невозможно.
И как бы вы не измеряли скорость $c$, её соотношение с частотой зелёного света останется неизменным. Как и с скоростью вращения секундной стрелки маятниковых часов. И мгновенным распространение фотонов тоже не станет.

[Albertas]

Munin в сообщении #1122115 писал(а):

Это неверно. Квантовая теория сложнее.

Но вот при бесконечной скорости эта идиллия исчезает.

Чтобы не посягать на квантовую теорию, можно оставаться в рамках мысленного эксперимента. Допустим я - тот самый Чудак, а Вы развлекаетесь, придавая скорости всех фотонов во вселенной любую наперед заданную величину. Смогу ли я обнаружить увеличение скорости полета фотона к удаленному зеркалу и обратно, если темп хода моих часов напрямую зависит от той самой скорости?

Вы здесь - Господь Бог, который смотрит, как бы сказать "извне"

Может лучше сказать - придавая скорости всех фотонов во вселенной сколь угодно большую наперед заданную величину

-- 08.05.2016, 23:10 --

Dmitriy40 в сообщении #1122117 писал(а):

. И мгновенным распространение фотонов тоже не станет.

Вот и мне так кажется.

[Plotnik]

Munin в сообщении #1122061 писал(а):

1. ... Разумеется, в одной точке пространства. А в пространстве-времени он не остановился, он движется, по своей мировой линии...
2. ...На трёхмерном языке, импульс радара движется в пространстве. Туда, а потом обратно.

На четырёхмерном языке, импульс радара - это линия в пространстве-времени. Она никуда не движется, она сразу вся есть. Она ломаная: сначала идёт участок "туда", а потом участок "обратно"...
3. ... Они называются "пространственно-временной интервал"...

Простите меня за непонятливость. Действительно, я как бы придираюсь к словам и явно не уделяю должного внимания учебникам. Но слова же важны!
1. Я тогда, если позволите, соберу вместе Ваше утверждение. Получается:"Каждый наблюдатель находится в одной точке пространства". Понимаете, здесь явно имеется ввиду более чем один наблюдатель. И, насколько я понимаю, это как раз наблюдатели разных ИСО, то есть движущиеся относительно друг друга с постоянной скоростью. Таким образом, с учётом собранного Вашего утверждения, каждый наблюдатель может находиться в одной точке пространства только тогда, когда это пространство связано с ним самим. Иными словами, это его личное абсолютное пространство как воображаемая координатная сетка. Он находится в одной точке только этого пространства, а если говорить уж совсем прямо: наблюдатель находится в своей собственной точке(раз уж пространство привязано к нему самому), и больше нигде в одной точке он не находится. Я так интерпретирую Ваши слова.
2. Ну на трёхмерном языке тоже можно представить, что траектория импульса "сразу вся есть".
3. А это не будет "расстояние" от "Васи сегодня" до "Пети завтра"?

[arseniiv]

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

Но слова же важны!

Стоит поправить. Важны значения слов. Слова важны настолько, насколько они связаны с передачей этих значений.

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

2. Ну на трёхмерном языке тоже можно представить, что траектория импульса "сразу вся есть".

Как функция времени.

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

3. А это не будет "расстояние" от "Васи сегодня" до "Пети завтра"?

Какой смысл можно придать интервалу, зависит от того, какой это интервал (математически лучше говорить о квадрате интервала, который, однако, может быть и отрицательным). Возьмём два события.
• Если их можно расположить на мировой линии массивной материальной точки, интервал между ними называется времениподобным. Существует такая ИСО, в которой эти события происходят в одной точке пространства, и в любой из таких систем отсчёта время, прошедшее между ними, равно этому интервалу. Не существует ИСО, в которой эти события будут происходить одновременно.
• Если мировая линия безмассовой частицы или, скажем, электромагнитной волны, может проходить через оба события, интервал зовётся светоподобным или нулевым и действительно равен нулю. Если упомянутые события не совпадают, не существует ИСО, в которой эти события будут происходить одновременно и/или в одной и той же точке пространства.
• Если не выполняется ни то, ни это, интервал зовётся пространственноподобным. Существует ИСО, в которой события происходят одновременно, и в любой из таких расстояние, разделяющее события, равно этому интервалу. Не существует ИСО, в которой эти события будут происходить в одной и той же точке пространства.

Расстояния от Васи сегодня до Пети завтра не получится. Ну и, конечно, оно будет зависить от системы отсчёта, как и расстояние и время, упомянутые выше.

Расписанную выше трихотомию запоминать не надо. Всё в ней выводится. Это так, попробовать на зуб.

[Munin]

Albertas в сообщении #1122118 писал(а):

Чтобы не посягать на квантовую теорию, можно оставаться в рамках мысленного эксперимента.

Чтобы ставить мысленный эксперимент, надо принять какие-то правила. То есть, это занятие по крайней мере для грамотных физиков, которые знают физические теории, и могут их соблюдать в мысленном эксперименте.

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

Простите меня за непонятливость. Действительно, я как бы придираюсь к словам и явно не уделяю должного внимания учебникам. Но слова же важны!

Нет. Важны формулы.

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

1. Я тогда, если позволите, соберу вместе Ваше утверждение. Получается:"Каждый наблюдатель находится в одной точке пространства". Понимаете, здесь явно имеется ввиду более чем один наблюдатель. И, насколько я понимаю, это как раз наблюдатели разных ИСО, то есть движущиеся относительно друг друга с постоянной скоростью. Таким образом, с учётом собранного Вашего утверждения, каждый наблюдатель может находиться в одной точке пространства только тогда, когда это пространство связано с ним самим. Иными словами, это его личное абсолютное пространство как воображаемая координатная сетка. Он находится в одной точке только этого пространства, а если говорить уж совсем прямо: наблюдатель находится в своей собственной точке(раз уж пространство привязано к нему самому), и больше нигде в одной точке он не находится. Я так интерпретирую Ваши слова.

Вот пример ерунды в голове, которая возникает, когда обращать внимание на слова, и не обращать внимания на формулы.

Ещё раз:

Munin в сообщении #1118126 писал(а):

Введём систему координат $(x,y,z,t).$ ...
Можно ввести другую систему координат $(x',y',z',t').$ ...
ИСО называется системой отсчёта какого-то тела, если это тело в этой ИСО находится в точке $x'=y'=z'=0$ постоянно (при любых значениях $t'$). Очевидно, что скорость такой ИСО совпадает со скоростью этого тела.

То же самое можно сказать, если вместо тела подразумевать наблюдателя.

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

2. Ну на трёхмерном языке тоже можно представить, что траектория импульса "сразу вся есть".

Можно, но это будет ошибкой.

Plotnik в сообщении #1122132 писал(а):

3. А это не будет "расстояние" от "Васи сегодня" до "Пети завтра"?

Да, оно может быть "расстоянием от Васи сегодня до Пети завтра".
Важно, что при этом оно имеет абсолютное значение, в какой бы ИСО вы его ни вычисляли.

[arseniiv]

Munin в сообщении #1122148 писал(а):

Да, оно может быть "расстоянием от Васи сегодня до Пети завтра".

Хм, да, я принял за интересующие события Васю сегодня и Петю завтра, а надо было взять одного из них в то же время. Но формулировка всё равно не очень точная.

[Munin]

За счёт неточности, мы друг другу и не противоречим :-)

[rustot]

Plotnik в сообщении #1122055 писал(а):

1. А о каком?

О системе приборов которая умеет измерять пространственно-временные координаты для определенной исо

Plotnik в сообщении #1122055 писал(а):

Так я и говорю, что такой вариант реализуется при воображаемой бесконечной скорости сигналов.

Каких сигналов? Где вы в моем описании обнаружили какие либо сигналы?

Есть мир, в котором обнаружилось отстутствие "абсолютного времени", а есть только собственное время объектов и это не игра слов, а именно у каждого оно свое, "собственное". Однако все это множество объектов есть необходимость описать единообразно, а не в виде огромного множества не совпадающих описаний как все это "видится" каждому объекту. Для этого в том числе нужно ввести и единую временнУю координату для всех объектов. И уже из того как именно мы договоримся такую координату ввести будут следовать и способы ее измерения, "наблюдения". Нет никакой нужды доказывать что эта координата "правильна" или опровергать что она "неправильна" и на самом деле "следует" временную координату измерять по другому, она есть результат договоренности "давайте определим ее именно так".

[Plotnik]

arseniiv в сообщении #1122145 писал(а):

... Возьмём два события.
• Если их можно расположить на мировой линии массивной материальной точки, интервал между ними называется времениподобным. Существует такая ИСО, в которой эти события происходят в одной точке пространства, и в любой из таких систем отсчёта время, прошедшее между ними, равно этому интервалу. Не существует ИСО, в которой эти события будут происходить одновременно...

Так это ИСО, связанная как раз с этой "массивной материальной точкой"! Зачем городить четырёхмерье? Абсолютное время этой ИСО. В двумерном случае любимых мировых линий ось времени перпендикулярна x, и точка покоится на оси, а время идёт. И смысл интервала - нахождение в одной точке: обычное расстояние нуль. Наглядно без мировых линий, имеющих смысл лишь в отдельных случаях. По мне, так это единственный надёжный критерий одновременности событий - нахождение в одной точке, буквально, а не как-то по координатам.

Munin в сообщении #1118126 писал(а):

...ИСО называется системой отсчёта какого-то тела, если это тело в этой ИСО находится в точке $x'=y'=z'=0$ постоянно (при любых значениях $t'$). Очевидно, что скорость такой ИСО совпадает со скоростью этого тела.

Вот и это тот же отдельный случай. И мировые линии не требуются.

rustot в сообщении #1122288 писал(а):

...Есть мир, в котором обнаружилось отсутствие "абсолютного времени", а есть только собственное время объектов и это не игра слов, а именно у каждого оно свое, "собственное". Однако все это множество объектов есть необходимость описать единообразно, а не в виде огромного множества не совпадающих описаний как все это "видится" каждому объекту. Для этого в том числе нужно ввести и единую временнУю координату для всех объектов. И уже из того как именно мы договоримся такую координату ввести будут следовать и способы ее измерения, "наблюдения". Нет никакой нужды доказывать что эта координата "правильна" или опровергать что она "неправильна" и на самом деле "следует" временную координату измерять по другому, она есть результат договоренности "давайте определим ее именно так".

Давайте договоримся, что время абсолютно, а как всё это "видится" каждому объекту будем пересчитывать. Ведь из "видится" следует идея, что время течёт по-разному? Экспериментов по разному старению близнецов, по-моему, нет.

[Munin]

Plotnik в сообщении #1122367 писал(а):

Так это ИСО, связанная как раз с этой "массивной материальной точкой"! Зачем городить четырёхмерье?

Затем, что мы не можем обойтись одной-единственной ИСО. У нас их должно быть много. А это обязательно подразумевает четырёхмерие.

Plotnik в сообщении #1122367 писал(а):

Наглядно без мировых линий, имеющих смысл лишь в отдельных случаях.

Увы, как раз без мировых линий можно придумать какой-то смысл лишь в отдельных случаях.

Plotnik в сообщении #1122367 писал(а):

По мне, так это единственный надёжный критерий одновременности событий - нахождение в одной точке, буквально, а не как-то по координатам.

В этом вы отличаетесь от всех окружающих вас людей.

Например, когда вы слышите по радио: "сейчас в Москве три часа, в Петропавловске-Камчатском - полночь", вы не считаете, что полночь в П.-К. - одновременно с тем, как вы смотрите у себя на часы?

Plotnik в сообщении #1122367 писал(а):

Вот и это тот же отдельный случай. И мировые линии не требуются.

Для общего случая они вам всё равно потребуются, и вам потребуется научиться думать с их помощью.

Впрочем, есть и другой путь: забить на изучение и понимание СТО, и остаться профаном. Это уважаемое решение, если оно осознано и взвешено.

Plotnik в сообщении #1122367 писал(а):

Давайте договоримся, что время абсолютно

Нет. Нельзя. Физики доказали экспериментами, что это не так. Не навязывайте природе своих взглядов - она имеет другие, и вам не подчиняется.

-- 09.05.2016 23:06:29 --

Plotnik в сообщении #1122367 писал(а):

Экспериментов по разному старению близнецов, по-моему, нет.

Есть, и их полно:
- эксперименты по замедлению распада мюонов (в первых экспериментах) и других частиц;
- эксперимент Хафеле-Китинга;
- эксперимент Паунда-Ребки;
- современная работа системы GPS (и её аналогов, например, ГЛОНАСС) - непрерывный эксперимент того же типа;
и так далее.

Вот эта сборная работа содержит ссылки на сотни экспериментов, проверяющих все возможные аспекты СТО:
Experimental Basis of Special Relativity
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html

[arseniiv]

Мне иногда (хотя нет, всегда) жаль, что здоровый и нездоровый скептицизм отличаются только семантически. Было бы хорошо иметь возможность выключить нездоровый, чтобы человек мог дойти до конца введения, достроив мало-мальски картину, и лишь потом начать задавать вопросы.