Может ли свет двигаться по инерции?

[Denis Russkih]

Недавно я вдруг понял, что не знаю ответа на простейший вопрос: как будет двигаться свет, если он испущен перпендикулярно направлению движения ракеты? Честно не знаю.

Состряпал тут пару картинок, можно узнать, какая из них отражает реальное положение вещей?

Вкратце: летят параллельно две ракеты, с одинаковой постоянной скоростью, движутся прямолинейно и равномерно. Одна из ракет испускает лазерный луч — строго перпендикулярно направлению своего движения.
Поскольку лазерное оружие на таких расстояниях малоэффективно, будем считать, что лазером лишь передаётся секретная команда на самоуничтожение. :)
Также уточню, что скорость ракет не очень-то и велика, никаких там околосветовых скоростей. Тащатся как черепахи, можно сказать. Просто между ракетами лежит огромное пространство. (На картинке масштаб по вертикали сильно отличается от масштаба по горизонтали.)

Как же будет лететь луч лазера? :) Я вижу два взаимоисключающих варианта:

а) у скорости света не может быть боковой составляющей, свет распространяется как волна от идущего катера:



б) скорость света может иметь боковую составляющую, равную скорости источника света, и тогда свет летит как в компьютерной игрушке:



Попытки рассуждать логически — не привели ни к чему, кроме перегрева мозга. В обоих случаях получаются какие-то бредовые парадоксальные выводы. :) Я даже не хочу излагать свои рассуждения, чтобы не позориться лишний раз. Но поскольку правила велят...

Несложно заметить, что в варианте а) исход сражения зависит от простого выбора системы отсчёта. С точки зрения, к примеру, землян — стрелок промахивается и обе ракеты остаются целы, поскольку луч лазера не догоняет вторую ракету. А вот с точки зрения стрелка — цель абсолютно неподвижна, он запросто попадает в яблочко и видит взрыв чужого корабля.
Само по себе такое рассуждение не кажется мне очевидным бредом, поскольку я верю в существование параллельных вселенных, где реализованы все возможные варианты событий. :) Поэтому я вполне готов допустить, что исход битвы зависит от положения наблюдателя, где он там разместится: на корабле стрелка, на корабле жертвы или где-то в сторонке — простой факт выбора места наблюдения может повлиять на то, какое развитие событий он получит.
Однако, хотя это объяснение по-своему мне симпатично (можно впихнуть мою любимую гипотезу о существовании параллельных миров), я, конечно, догадываюсь, что современная наука должна как-то иначе объяснять для себя всё это. Совсем не так, как дилетанты вроде меня. :) А как же такое чудо можно объяснить, не притягивая параллельные миры за уши?.. Наверное, никак, и вариант а) попросту неверен.

Но тогда остаётся вариант б), а с ним ещё веселее. Во-первых, непонятно, как безмассовая частица (фотон) может лететь вбок по инерции?.. В ту же сторону, куда двигался испустивший его источник света?.. Как так может быть, чтобы ракета остановилась, а лазерный луч, испущенный ею перпендикулярно направлению движения, спокойненько улетел дальше вперёд, по направлению движения ракеты?.. И как он умудряется лететь вперёд с обычной своей скоростью, если он при этом ещё и поперёк своего движения летит куда-то вбок?.. Он же тогда запросто превысит собственную предельную скорость в вакууме, а это невозможно!

Я не знаю, что и думать. Я вообще начал сомневаться в своей способности думать. Пожалуйста, просто скажите, какой из вариантов является правильным? Чтобы я мог встроить соответствующий кусочек в своё мировоззрение и успокоиться.

[мат-ламер]

Denis Russkih
Вы с принципом относительности Галилея знакомы? (правда, пост ваш ещё не дочитал).

-- Ср янв 21, 2015 22:16:04 --

Denis Russkih
Чтобы дать вам дальнейщие советы, ответьте на вопрос:
Как вы предпочитаете изучать физику? 1) Через чтение учебников. 2) Читая форумы. 3) Читая Википедию. 4) Через самостоятельные рассуждения. 5) Слушая лекции.

[Denis Russkih]

мат-ламер в сообщении #966410 писал(а):

Вы с принципом относительности Галилея знакомы?

Знаком. :)

мат-ламер в сообщении #966410 писал(а):

Как вы предпочитаете изучать физику? 1) Через чтение учебников. 2) Читая форумы. 3) Читая Википедию. 4) Через самостоятельные рассуждения. 5) Слушая лекции.

В настоящее время — в основном через самостоятельные рассуждения и читая форумы. :)

Знаю, что этот метод далеко не оптимален (мягко говоря), но мне ведь и не нужно овладевать физикой на профессиональном уровне. Хочется просто заткнуть некоторые дыры в своём восприятии мира.

Чтобы в учебниках видеть не фигу, а что-то дельное, нужно с ними годы интенсивно общаться. К чему мне тратить столько времени, если настоящим учёным мне всё равно не стать?

Но я попросил бы не переводить разговор на мою личность, а ответить по существу. Разве сложно ткнуть пальцем в один из двух вариантов? :)

[Nemiroff]

Denis Russkih в сообщении #966405 писал(а):

И как он умудряется лететь вперёд с обычной своей скоростью, если он при этом ещё и поперёк своего движения летит куда-то вбок?.

Тут какой-то ад. В ИСО ракеты у него нет боковой составляющей. В ИСО Земли он летит не вперёд.

[мат-ламер]

Denis Russkih в сообщении #966422 писал(а):

Разве сложно ткнуть пальцем в один из двух вариантов? :)

Оно то не сложно. Только по правилам форума не разрешается давть ответы на простые учебные задачи. Поэтому я только могу подсказкой ограничиться. Какой из двух вариантов согласуется с принципом относительности, а какой ближе к эфирной гипотезе распространения света?

[Nemiroff]

мат-ламер в сообщении #966430 писал(а):

Какой из двух вариантов согласуется с принципом относительности, а какой ближе к эфирной гипотезе распространения света?

Интересный вопрос. Я вот не знаю как ответить.

[arseniiv]

Denis Russkih в сообщении #966422 писал(а):

Знаком. :)

Зря радуетесь, принцип относительности именно Галилея тут как-то никак. мат-ламер имеет чувство юмора!

Первая картинка выглядит правильно, а вторая — неправильно. В самом деле, вам достаточно перейти в ИСО, где передатчик и приёмник покоятся: там лазер по понятным причинам мажет. Вторая картинка выкидывается теперь по принципу относительности (не Галилея, а более общему).

-- Ср янв 21, 2015 23:54:41 --

Если вы знаете формулы преобразований Лоренца, вычисление скорости (вектора, конечно) частицы, движущейся с данной скоростью, по модулю равной $c$, в другой ИСО, для вас должно составить небольшое и полезное упражнение.

[Nemiroff]

arseniiv в сообщении #966436 писал(а):

Первая картинка выглядит правильно, а вторая — неправильно. В самом деле, вам достаточно перейти в ИСО, где передатчик и приёмник покоятся: там лазер по понятным причинам мажет.

arseniiv в сообщении #966436 писал(а):

принцип относительности именно Галилея тут как-то никак

Сегодня какой-то особенный день?

[arseniiv]

Ну, возможно. Насколько я знаю, принцип относительности Галилея и принцип относительности из СТО — это не одно и то же.

[Nemiroff]

arseniiv в сообщении #966443 писал(а):

Насколько я знаю, принцип относительности Галилея и принцип относительности из СТО — это не одно и то же.

Да это-то ладно.

Denis Russkih в сообщении #966405 писал(а):

летят параллельно две ракеты, с одинаковой постоянной скоростью, движутся прямолинейно и равномерно. Одна из ракет испускает лазерный луч — строго перпендикулярно направлению своего движения.

arseniiv в сообщении #966436 писал(а):

В самом деле, вам достаточно перейти в ИСО, где передатчик и приёмник покоятся: там лазер по понятным причинам мажет.

А можно более развёрнуто "понятные причины"?

[мат-ламер]

Denis Russkih в сообщении #966422 писал(а):

Знаю, что этот метод далеко не оптимален (мягко говоря),

Я тоже пришёл к таком выводу. Оно занимает слишком много время.

[arseniiv]

Nemiroff в сообщении #966444 писал(а):

А можно более развёрнуто "понятные причины"?

Я подумал, там измерение перпендикулярности шло в ИСО, где ракета покоится.

[g______d]

По-моему, можно, действительно, перейти в систему отсчета, в которой оба тела покоятся, и в ней спокойно выстрелить и попасть. Если это событие описать с точки зрения исходной системы отсчета, будет что-то вроде второй картинки.

[Denis Russkih]

Nemiroff в сообщении #966426 писал(а):

Denis Russkih в сообщении #966405 писал(а):

И как он умудряется лететь вперёд с обычной своей скоростью, если он при этом ещё и поперёк своего движения летит куда-то вбок?.

Тут какой-то ад. В ИСО ракеты у него нет боковой составляющей. В ИСО Земли он летит не вперёд.

Справедливое замечание. :) Хорошо, уточню вопрос: каким образом в варианте б) луч лазера относительно Земли может лететь сразу и вдоль оси ординат со скоростью света в вакууме, и вдоль оси абсцисс со скоростью ракеты?.. Или с Земли его движение вдоль оси ординат будет выглядеть медленнее, чем с ракеты?.. Но ведь скорость света постоянна в любой инерциальной системе отсчёта, в этом её фишка... Как же так?

мат-ламер в сообщении #966430 писал(а):

Какой из двух вариантов согласуется с принципом относительности, а какой ближе к эфирной гипотезе распространения света?

Для ответа на этот вопрос надо знать физику. Если бы я её знал, то не задавал бы глупые вопросы в этой теме. :)

g______d в сообщении #966458 писал(а):

По-моему, можно, действительно, перейти в систему отсчета, в которой оба тела покоятся, и в ней спокойно выстрелить и попасть. Если это событие описать с точки зрения исходной системы отсчета, будет что-то вроде второй картинки.

Вот мне и интересно, как же такое может быть в варианте а), что в разных системах отсчета исход боя получается разным? :)

[g______d]

Denis Russkih в сообщении #966405 писал(а):

Поэтому я вполне готов допустить, что исход битвы зависит от положения наблюдателя, где он там разместится: на корабле стрелка, на корабле жертвы или где-то в сторонке — простой факт выбора места наблюдения может повлиять на то, какое развитие событий он получит.

Если Вы не хотите учить СТО целиком, то проще всего будет запомнить, что она "подогнана" ровно таким образом, чтобы подобного не происходило. Поэтому правильный способ — посмотреть на картинку в простейшей СО, а потом применить преобразование Лоренца.