Астрономия. Оределение скорости в космосе и ориентация.

[Someone]

Bronzman в сообщении #1551151 писал(а):

Pphantom в сообщении #1551137 писал(а):

Она во всех системах отсчета постоянная.

Для теоретического наблюдателя с Земли.
1) В космосе два фотона летят на встречу друг другу. Стартовое расстояние $1$ световой год. В центре они встретятся через $0,5$ года, так?
2) В космосе два фотона летят в противоположном направлении. Через $1$ год каждый удалиться на $1$ световой год от точки старта, а следовательно расстояние между фотонами физически будет $2$ световых года. Верно?
3) В космосе два фотона летят в противоположном направлении. Добавим в точку старта объект $A$ который двигается (для теоретического наблюдателя с Земли) по вектору одного из фотонов с скоростью $217$ км/с . Выходит что через $1$ год каждый фотон удалиться на $1$ световой год от точки старта. Но и объект $A$ удалиться от точки старта за этот $1$ год. А значит объект $A$ будет физически ближе к фотону по вектору которого он летит. Верно?

Верно (если пренебречь движением Земли вокруг Солнца, неинерциальностью системы отсчёта, связанной с Землёй и гравитационными эффектами). Это ещё в младших классах школы изучают, когда задачи на движение начинают решать. Разумеется, никакой теории относительности при этом не требуется, это всё следует из определения скорости равномерного движения и простейших геометрических соображений.

Но я жду ваших предложений по поводу измерения скорости света в одном направлении:

Someone в сообщении #1551149 писал(а):

Bronzman в сообщении #1551136 писал(а):

Если измерять туда и обратно мы и получим среднюю.
А измерял ли кто-либо в одном направлении?

А как её измерить? Опишите процедуру измерения.

miflin в сообщении #1551160 писал(а):

Первое, что нужно - синхронизировать те (удаленные) часы с этими (локальными).
А для этого априори надо знать скорость света.

Или можно сделать какое-нибудь ни на чём не основанное предположение о скорости света "туда" и "обратно", которое позволит синхронизировать часы. Например, что скорость света "туда" такая же, как "обратно", что выглядит совершенно естественным и не противоречит никаким опытам. Тем более, что весьма точные измерения показывают, что средняя скорость "туда" и "обратно" всегда одна и та же.

[Pphantom]

Someone в сообщении #1551168 писал(а):

Верно (если пренебречь движением Земли вокруг Солнца, неинерциальностью системы отсчёта, связанной с Землёй и гравитационными эффектами). Это ещё в младших классах школы изучают, когда задачи на движение начинают решать. Разумеется, никакой теории относительности при этом не требуется, это всё следует из определения скорости равномерного движения и простейших геометрических соображений.

П.3 верен, но только для "теоретического наблюдателя с Земли", и эта оговорка существенна. ТС же, судя по исходным выводам, не видит разницы между ситуациями в разных ИСО.

[Someone]

Pphantom в сообщении #1551174 писал(а):

только для "теоретического наблюдателя с Земли", и эта оговорка существенна.

Разумеется. Я эту оговорку и имел в виду, поскольку она у ТС указана явно.

Pphantom в сообщении #1551174 писал(а):

ТС же, судя по исходным выводам, не видит разницы между ситуациями в разных ИСО.

Да, я тоже так думаю. Но, чтобы в этом разобраться, ему надо начать изучение СТО, начиная с исходных принципов.

[Bronzman]

Pphantom в сообщении #1551174 писал(а):

ТС же, судя по исходным выводам, не видит разницы между ситуациями в разных ИСО.

Действительно заметил ошибки у себя. Но вопросы остались. Буду задавать по одному.

Верно ли следующе утверждение:
Для неподвижного стороннего наблюдателя. В космосе из стартовой точки $X_0$ летит фотон. Так же из точки старта двигается объект $A$ по вектору фотона с скоростью $0,1$ скорости света. Выходит что через $1$ год фотон удалиться на $1$ световой год от точки старта $X_0$ и прибудет в точку $X_1$ . Но и объект $A$ удалиться от точки старта $X_0$ за этот $1$ год на расстояние $0,1$ светового года . А значит объект $A$ будет физически ближе к фотону, а именно на расстоянии $0,9$ светового года.
А для наблюдателя с объекта $A$ фотон будет в точке $X_1$ приблизительно через $0,9$ года.

[Someone]

Bronzman в сообщении #1551196 писал(а):

А для наблюдателя с объекта $A$ фотон будет в точке $X_1$ приблизительно через $0,9$ года.

Это "приблизительно" можно истолковывать весьма широко. Напишите точную формулу.

И есть очень большая разница между "когда увидит" и "когда будет по часам соответствующей системы отсчёта".

[Emergency]

Bronzman в сообщении #1551196 писал(а):

В космосе из стартовой точки $X_0$ летит фотон.

С фотонами всегда проблемы. Дело в том, что невозможно увидеть летящий фотон - он фиксируется только в одной точке - там где расположен датчик. И когда датчик фиксирует фотон, можно только догадываться откуда фотон взялся, в каких точках был до этого и когда.
В реальных экспериментах для датчика ограничивают угол поля зрения, а фотоны испускают пачками за короткое время, которое фиксируют... Но все равно часто получается лажа, как в попытке измерить скорость нейтрино в одну сторону.
Поэтому, говорить о том на какое расстояние улетел фотон, можно только теоретически, а практически - только если этот фотон обещал вернуться (отразился от зеркала, например, на Луне) либо попал в удаленный датчик.

[sergey zhukov]

Emergency

(Оффтоп)

Пожалуйста, не нужно тут всего этого. Не затемняйте совершенно ясные вещи.

[Someone]

Emergency в сообщении #1551220 писал(а):

С фотонами всегда проблемы.

В теории относительности обычно о фотонах не говорят, поскольку это объекты совсем другой теории. Будем считать, что Bronzman имел в виду "световые сигналы", то есть, достаточно короткие импульсы электромагнитного излучения, которые способен регистрировать приёмник. Я думаю, он возражать не будет.

[Bronzman]

Someone в сообщении #1551230 писал(а):

В теории относительности обычно о фотонах не говорят, поскольку это объекты совсем другой теории. Будем считать, что Bronzman имел в виду "световые сигналы", то есть, достаточно короткие импульсы электромагнитного излучения, которые способен регистрировать приёмник. Я думаю, он возражать не будет.

Ну вообще изначально я хотел понять именно физическое местоположение фотона. А СТО насколько я понял говорит о "световом сигнале" отраженном и полученном обратно, из чего и появляется эффект отличия в наблюдениях в разных ИСО.

[sergey zhukov]

Bronzman
Да все там в порядке с фотоном. Можете представлять его обычной точкой, движущейся со скоростью света. Нет проблем.

Если все еще хотите разобраться в вопросе, то лучше решите собственную задачу: движущийся со скоростью $0,1c$ $A$ (движущийся относительно $B$, т.е. $B$ условно неподвижен) излучает фотон по направлению своего движения. Какое расстояние будет между фотоном и $A$ через год по часам стороннего наблюдателя $B$, если это расстояние измерит $B$ (т.е. в ИСО $B$)? Какое расстояние будет между фотоном и $A$ через год по часам $A$, если это расстояние измерит $A$ (т.е. в ИСО $A$)?

[Someone]

Bronzman в сообщении #1551236 писал(а):

Ну вообще изначально я хотел понять именно физическое местоположение фотона.

Фотон — сложное понятие, принадлежащее квантовой электродинамике. Квантовая электродинамика, разумеется, является релятивистской теорией, то есть, в её основе лежит СТО, но фотон неправильно представлять себе как точку, движущуюся по определённой траектории со скоростью света. У фотона нет определённого местоположения, оно определяется только в момент поглощения фотона. Однако, если квантовую электродинамику не затрагивать, вполне можно представлять себе точку, движущуюся со скоростью света, как это рекомендует sergey zhukov. А проще просто говорить о световых сигналах.

[Bronzman]

Верно ли я рассуждаю?

Для неподвижного стороннего наблюдателя проведем в космосе ось $X$ и расположим на ней неподвижные точки $X_0$ и условно справа от нее на расстоянии $1$ светового года точку $X_1$. Также расположим объект $A$ в точке $X_0$ и объект $B$ в точке $X_1$ которые двигаются условно вправо вдоль оси $X$ с скоростью $0,1$ светового года. Объект $A$ в точке $X_0$ отравляет фотон к объекту $B$.
Физически (с точки зрения неподвижного стороннего наблюдателя) фотон догонит объект $B$ за $1,11$ года, потом отразиться от него обратно и вернётся к объекту $A$ за $0.909$ года. В сумме $2,019$ года.
В то время как с точки зрения объекта $A$ по его часам фотон вернется к нему ровно за $2$ года.

Если верно то у мня вопрос. Для неподвижного стороннего наблюдателя фотон будет лететь из $X_0$ в $X_1$ ровно $1$ год. В этот момент расстояние между фотоном и объектом $A$ равно $0,9$ светового года.
Но тогда получается что с точки зрения объекта $A$ если бы мы могли измерить движение фотона только в одну сторону то время движения фотона было бы разным по разным векторам. Но поскольку мы измеряем путь туда и обратно то всегда получаем среднюю.

[sergey zhukov]

Bronzman
Представим, что движущийся $A$ держит впереди себя стержень с зеркалом на конце, и длина стержня равна 1 световому году (длина стержня в ИСО $A$, т.е. собственная длина стержня, измеренная наблюдателем, относительно которого стержень неподвижен). Если $A$ выпустит фотон вдоль этого стержня, то отраженный фотон вернется к нему, очевидно, именно через 2 года.

Но для некоторого $C$, который считается условно неподвижным, этот движущийся стержень будет укорочен согласно формулам сокращения продольной длины движущихся тел. Если же, наоборот, для $C$ длина этого движущегося стержня составит 1 световой год (как в вашем случае расстояние от $X_0$ до $X_1$), то для $A$ длина такого стержня будет больше светового года. Так что тут у вас неточность.

Когда что-то считаете, пишите формулы. Уверяю вас, эта простая привычка очень помогает пониманию и сокращает горы неясного текста.

[Someone]

Bronzman в сообщении #1551253 писал(а):

В то время как с точки зрения объекта $A$ по его часам фотон вернется к нему ровно за $2$ года.

Я правильно понимаю, что расстояние между $A$ и $B$ равно одному световому году по измерениям в той системе отсчёта, в которой $X_0$ и $X_1$ покоятся? Тогда неверно. С точки зрения $A$, расстояние между $A$ и $B$ не равно одному световому году.

Bronzman в сообщении #1551253 писал(а):

Физически (с точки зрения неподвижного стороннего наблюдателя)

В СТО инерциальные системы отсчёта ничем друг от друга не отличаются. Поэтому расстояния и промежутки времени, измеренные "с точки зрения" любого инерциального наблюдателя являются одинаково физическими, что не мешает им быть различными.

[Emergency]

Bronzman в сообщении #1551253 писал(а):

Для неподвижного стороннего наблюдателя проведем в космосе ось $X$ и расположим на ней неподвижные точки $X_0$ и условно справа от нее на расстоянии $1$ светового года точку $X_1$.

Лучше поступить как sergey zhukov, так как физически пространство нельзя разметить координатами и точками (математически можно). Координатами по Эйнштейну (во избежание путаницы) являются твердые линейки, а временем - показания часов наблюдателя.