Световые часы и time dilation

[vesmas]

Фактически можно смотреть как зеркало под углом (но параллельно насамом деле они) по этому свет под углом летит относительно покоящейся системы отчёта? Т.е. в данном случае наклон зеркала зависит от скорости, что очень интересно?)Но думаю какойто другой эффект работает. Если бы зависила бы от наклона, наверное, угол бы на следующем отражение ещё сильнее увеличился бы

[Munin]

Представьте там не движущееся зеркало, а неподвижное (просто достаточно длинное). Свет может упасть на него под углом и отразиться под тем же углом? Вот он это и делает, законы падения и отражения не меняются, если зеркало движется вдоль своей плоскости. Просто, если мы заменим зеркала неподвижными, мы разрушим конструкцию световых часов, и не сможем говорить "световые часы движутся".

На волнах всё можно, только поверьте, они более сложно понимаемые, чем законы отражения геометрической оптики. Там надо работать не с векторами скорости, а с волновыми векторами, которые по сути ковекторы. Или рисовать кучу волновых фронтов и рисковать запутаться.

P. S. Тьфу, тут это говорило vesmas вмешался... Реплика адресована Rendalas.

[vesmas]

Если между зеркалами перпендикулярно отражался свет и зеркала приобрело мгновенно скорость v1 то луч света останется на той же прямой или начнёт двигаться вместе с зеркалом в пространстве или начнёт приобретать скорость зеркала? и в случае если медленно приобрело скорость v1 сравнимая с с/2 к примеру

[Renaldas]

Munin в сообщении #525967 писал(а):

Представьте там не движущееся зеркало, а неподвижное (просто достаточно длинное). Свет может упасть на него под углом и отразиться под тем же углом? Вот он это и делает, законы падения и отражения не меняются, если зеркало движется вдоль своей плоскости. Просто, если мы заменим зеркала неподвижными, мы разрушим конструкцию световых часов, и не сможем говорить "световые часы движутся".

И опять моя повседневная логика мне подсказывает, что в случае, если на одно из зеркал пустить луч света перпендикулярно ему, то какую скорость не придавай зеркалам, луч все время будет "прыгать" вверх-вниз строго перпендикулярно, если смотреть стороннему наблюдателю, не движущемуся вместе с зеркалами. А на зеркале находящемуся муравью должно казаться, что он помаленьку удаляется от места "прыганья" луча.
Вот и откуда берется изменение угла отражения при каждом новом отражении?
Видимо, тут нужна не повседневная логика для соображения этого процесса...

[Munin]

Renaldas в сообщении #527602 писал(а):

И опять моя повседневная логика мне подсказывает, что в случае, если на одно из зеркал пустить луч света перпендикулярно ему, то какую скорость не придавай зеркалам, луч все время будет "прыгать" вверх-вниз строго перпендикулярно, если смотреть стороннему наблюдателю, не движущемуся вместе с зеркалами.

Сравните наблюдателя не с зеркалами, а с лучом. Если для одного наблюдателя, не движущегося, луч направлен строго на запад, то другой наблюдатель, движущийся на север, подумает, что луч направлен несколько на юго-запад. Тогда, глядя на луч между зеркалами, он увидит, что луч изначально не перпендикулярен зеркалу.

[Renaldas]

Munin в сообщении #527637 писал(а):

Renaldas в сообщении #527602 писал(а):

И опять моя повседневная логика мне подсказывает, что в случае, если на одно из зеркал пустить луч света перпендикулярно ему, то какую скорость не придавай зеркалам, луч все время будет "прыгать" вверх-вниз строго перпендикулярно, если смотреть стороннему наблюдателю, не движущемуся вместе с зеркалами.

Сравните наблюдателя не с зеркалами, а с лучом. Если для одного наблюдателя, не движущегося, луч направлен строго на запад, то другой наблюдатель, движущийся на север, подумает, что луч направлен несколько на юго-запад. Тогда, глядя на луч между зеркалами, он увидит, что луч изначально не перпендикулярен зеркалу.

Похоже я понял, такой путь будет проходить луч, если смотреть с точки зрения муравья, сидящего на одном из движущихся зеркал, я прав? С точки зрения стороннего наблюдателя, луч будет прыгать вверх-вниз строго перпендикулярно зеркалам.

[Munin]

Ну, в последнем сообщении я поменял местами движущихся и неподвижных наблюдателей, чтобы вам проще было представить себе, почему луч неперпендикулярен зеркалу. Теперь поменяйте их обратно. Для неподвижного наблюдателя луч отражается зигзагами, для движущегося - строго вверх-вниз перпендикулярно. Как движутся зеркала - неважно, важно, как движутся лучи и наблюдатели.

[Renaldas]

Munin в сообщении #527731 писал(а):

Для неподвижного наблюдателя луч отражается зигзагами, для движущегося - строго вверх-вниз перпендикулярно.

Опять запутали меня...
Ну почему для неподвижного наблюдателя луч будет зигзагами двигаться, если его пустить на зеркало под прямым углом? У меня явно какой-то изъян в понятии чего-то базового ...
Движение само по себе искажает пространство-время, свет все-таки взаимодействует с движущимися телами в плане изменения направления движения? Я прям в отчаяние, что не могу понять.

[dante21]

Renaldas в сообщении #527827 писал(а):

Опять запутали меня...

А Вы представьте себе сферический волновой фронт вместо одиночного луча...

[vesmas]

Т.е. зеркала н асвмом деле будут двигаться отностельно другу гдруга с разнолй скоростю? из-за растояния? Хотя в некоторой системе двигаются с одной скоростю*

[Munin]

Renaldas в сообщении #527827 писал(а):

Ну почему для неподвижного наблюдателя луч будет зигзагами двигаться, если его пустить на зеркало под прямым углом?

Вы же согласились, что для движущегося наблюдателя луч будет не под прямым углом. А потом я предложил "поменять местами" наблюдателей. То есть движущегося назвать неподвижным, а неподвижного - движущимся. Мы ведь можем это сделать? А тогда, с точки зрения неподвижного наблюдателя луч будет не под прямым углом.

Renaldas в сообщении #527827 писал(а):

У меня явно какой-то изъян в понятии чего-то базового ...

Нет, просто очень длинная логическая цепочка, с непривычки не удаётся охватить её разом. Всё нормально. Будет лучше, если вы не будете пытаться удержать всё в уме, а будете выписывать положения, которые удалось представить, на бумажке.

dante21 в сообщении #527830 писал(а):

А Вы представьте себе сферический волновой фронт вместо одиночного луча...

Можно, но это тоже усложнение. Здесь хотя бы с моделью теннисного мячика разобраться бы...

[Renaldas]

Munin в сообщении #527859 писал(а):

Вы же согласились, что для движущегося наблюдателя луч будет не под прямым углом. А потом я предложил "поменять местами" наблюдателей. То есть движущегося назвать неподвижным, а неподвижного - движущимся. Мы ведь можем это сделать? А тогда, с точки зрения неподвижного наблюдателя луч будет не под прямым углом.

Для движущегося муравья на зеркале согласен, а для меня, бокового наблюдателя, я вижу, что свет будет вести себя так, как я тут изобразил. Если муравей в определенный момент стреляет из лазера параллельно зеркалу по направлению к другому зеркалу, то этот "выстрел" и будет лететь прямо. Если задать определенные скорость движения зеркал, расстояние между ними и их величину, можно достигнуть того, чтобы "выстрел" промахнулся по другому зеркалу, так как оно уже будет сдвинуто по отношению к начальному моменту.

Красный отрезок - импульс света, красная стрела - центры зеркал, прямая, по которой был "пущен" лазерный луч в первый момент. Зеркала движутся вправо.

[Munin]

Понятно, наконец, что вас смущает. А я, к стыду своему, и забыл про эту проблему, хотя в своё время мучался с ней.

У вас смешиваются в голове два понятия: траектория движения света (я бы сказал "траектория движения частиц света", или даже "фотонов", но я состорожничаю), и форма луча света. Понятно почему: в обыденной жизни это одно и то же. Свет движется по прорисованному им лучу, как по каналу. Но на самом деле, если источник света движется, или хотя бы поворачивается, это разные вещи.

Представьте себе шланг с водой, которым поливают газоны. Если быстро поворачивать кончик шланга, можно заставить струю воды принимать разные формы, даже синусоиду. Но если приглядеться, как движется каждая отдельная капля воды? Она летит по параболе, как совершенно отдельная брошенная частица (если вода бьёт сильно, то всё ещё проще: это почти прямая линия). То есть форма струи, и форма траектории движения отдельных капель - разные. Мы могли бы это заметить, если бы раскрасили отдельные капли (впрыскивая небольшими порциями краску), или если бы просто подавали воду отдельными импульсами, настолько короткими, что порции воды летели в водухе по отдельности, а не струёй.

Теперь вернёмся к световым часам и лазерам. Форма лазерного луча - это как форма струи воды. Она нам совершенно не нужна, она вас только отвлекает. Вам нужно проследить, что будет с отдельным "кусочком света", который вылетает из лазера, долетает до зеркала, и возвращается обратно. Можете считать, что лазер включается на три пикосекунды (это технически сложно, но уже достижимо) - тогда импульс света, излученный лазером, будет всего-навсего миллиметр в длину, и его легко будет сравнить с упругим шариком.

[Renaldas]

Спасибо, Munin, теперь и сам наконец окончательно понял!
Луч нам на практике кажется прямым из-за того, что скорость света очень велика по сравнению со скоростью движения того, кто пускает этот луч. Реально же он чуточку изогнутый.
Но все-таки, при определенной величине зеркал часов, их расстоянии и скорости движения, реально же что луч "промахнется" по другому зеркалу?

[Munin]

Это просто регулируется "прицеливанием" лазера так, чтобы свет попадал на другое зеркало. При этом сам лазер может быть повёрнут не совсем в сторону зеркала, как раз из-за взаимного движения лазера и зеркала.