Видимость скорости объекта, большей скорости света

[Frommi]

Представим ситуацию: космический корабль отлетает от Земли на околосветовой скорости, поворачивает, летит обратно с такой же скоростью, пролетает рядом с Землёй и улетает в обратном изначальной скорости направлении. Пусть момент, когда корабль развернётся не известен для наблюдателя с Земли. Все периоды ускорения много меньше по времени, чем длительность полёта.

Вопрос в том, какое различие между тем, что произойдет в системе отсчёта наблюдателя, и что он увидит. Что будет в его системе отсчёта мне давно понятно: корабль отлетает, поворачивает, прилетает, пролетает; никаких сверхсветовых скоростей. Но наблюдатель узнает информацию о том, когда именно корабль развернулся тогда, когда до него долетит свет, отраженный разворачивающимся кораблём, а это, казалось бы, может быть момент времени, сколь угодно близкий к моменту прилёта корабля к Земле, если можно увеличивать его скорость (этот свет лишь чуть-чуть обгонит сам корабль). Значит наблюдатель будет видеть, как корабль вернется к Земле за этот малый промежуток времени, которого, казалось бы может не хватить даже свету, чтобы прилететь на Землю. Значит, наблюдатель увидит, как корабль стремительно, со сколь угодно большой скоростью прилетает к нам.

Правда ли можно видеть такие скорости? Выглядит немного странно. Я заметил этот удивительный для меня эффект, когда написал небольшую программу-симуляцию для СТО.

Один из моих учителей физики в школе очень часто использовал такие формулировки, как будто то, что наблюдатель видит и есть то, что творится в его системе отсчёта. Поэтому за неимением возможности в ближайшем месяце обратиться к этому учителю с вопросом задам его тут.

P. S. Ещё интересный эффект: когда объект пролетает мимо Земли, его видимая скорость резко падает, становясь опять ниже скорости света, то есть видимость объекта может менять скорость, без применения к этому объекту сил, что выглядит ещё страннее.

[EEater]

То, что вы описали, имеет отношение к эффекту Доплера. Наблюдатель видит не прямо скорость, а меняющиеся "картинки". Верно, при сближении их источника с приемником временной промежуток между последовательными событиями может стать сколь угодно близким. Это не имеет никакого отношения к координатной скорости. Все равно как бы кинофильм прокручивается с увеличенной скоростью.

[Frommi]

Не очень понимаю, какое это вообще имеет отношение к эффекту Доплера. Я говорю про изменение "скорости" объекта, Доплер говорит про изменение частоты волн.

[EEater]

Frommi в сообщении #837690 писал(а):

Не очень понимаю, какое это вообще имеет отношение к эффекту Доплера. Я говорю про изменение "скорости" объекта, Доплер говорит про изменение частоты волн.

А вы слышали, что с частотой связан период?
Увеличение частоты - это и есть уменьшение времени между событиями получения "сообщений". У вас два таких "сообщения", отправленных "передатчиком": разворот и пролет мимо.
Не хотите эффект Доплера - не надо. Ответ не меняется:
1) да, такое видимое ускорение действительно будет;
2) оно ничему не противоречит, так как является просто ускоренно воспроизведенной "записью" (только не на пленке, а в пространстве).

[Frommi]

Спасибо, стало понятнее.

[Munin]

Frommi в сообщении #837673 писал(а):

Один из моих учителей физики в школе очень часто использовал такие формулировки, как будто то, что наблюдатель видит и есть то, что творится в его системе отсчёта.

Это не совсем точно. Если говорить об оптических наблюдениях (визуальных, фотографических, телескопических), то они проводятся с помощью света, а свет должен ещё добраться до наблюдателя. В итоге, наблюдатель видит всё с задержкой. То, что находится от него на расстоянии 1 световой секунды (300 000 километров) - он видит с задержкой в 1 секунду, то, что находится на расстоянии 2 световых секунд - с задержкой в 2 секунды, и так далее. [1 световая секунда чуть меньше расстояния от Земли до Луны.]

Из-за этого получается много дополнительных эффектов, которые не проходят в школе. Они чисто оптические, и не связаны с сущностью СТО. Некоторые дилетанты ошибочно путают их с эффектами СТО, надеюсь, вы этого совершать не будете.

Пример такого эффекта вы и нашли. Молодец!

Frommi в сообщении #837673 писал(а):

Правда ли можно видеть такие скорости? Выглядит немного странно. Я заметил этот удивительный для меня эффект, когда написал небольшую программу-симуляцию для СТО.

Не только можно, но их и реально видно: есть такие астрономические объекты, "сверхсветовые струи". Их кажущаяся сверхсветовая скорость обязана существованием именно тому эффекту, который вы нашли. Если бы вы первый его предсказали, это было бы научное открытие :-)

Вот, почитайте:
К. А. Постнов. Сверхсветовая скорость источника в Галактике. 2.03.1997. http://www.astronet.ru/db/msg/1187139

[Rishi]

Frommi в сообщении #837673 писал(а):

Один из моих учителей физики в школе очень часто использовал такие формулировки, как будто то, что наблюдатель видит и есть то, что творится в его системе отсчёта. Поэтому за неимением возможности в ближайшем месяце обратиться к этому учителю с вопросом задам его тут.

Ну, это он не прав, выше правильно отметили, что кажущаяся скорость не имеет отношения к сущности СТО. В некоторых учебниках по специальной теории относительности можно найти раздел "Видимая форма быстродвижущихся тел", вот его и надо читать.
Что такое "видимая форма тел"? Это наблюдение собственных или отражённых от объекта ЭМ волн.
Итак, при быстром относительном движении тел из-за конечной скорости распространения ЭМ волн возникает систематическая ошибка измерений, искажение информации о текущем положении, размерах и скорости взаимодействующих тел (и конечно эффект Допплера).
Вспомним опыт Бертоцци. Датчики в его эксперименте были пространственно разнесены. И для того, чтобы правильно измерить скорость электронов он соединил датчики с осциллографом проводами одинаковой длины. И если бы Бертоцци этого не сделал, то мог бы получить кажущуюся сверхсветовую скорость движения электронов. Но избавиться от систематической ошибки не всегда возможно. В 1964 году Мартин Рис предсказал возможность наблюдения сверхсветовых скоростей космических объектов и в 1971 году был обнаружен квазар у которого джеты разлетались с такой скоростью. Но если мы не знаем под каким углом к Земле движется космический объект, то мы вообще реальную скорость определить не сможем, а значит и не сможем учесть систематическую ошибку измерений.
Астроном в некоторых случаях не сможет, а физический объект - всегда. Поставим на место астронома электрон. Он конечно не проводит измерение скорости как это делает астроном, но реагировать электрон будет именно так, как будто скорость и расстояние до приближающегося источника ЭМ волн больше реальных. При удалении источника от наблюдателя наоборот - меньше реальных. То есть кажущаяся скорость реально влияет на поведение электрона (также как и эффект Допплера). А теперь подумайте, как можно говорить о том, что этот (якобы чисто оптический) эффект не имеет отношение к физической теории, к электродинамике быстродвижущихся тел?

P.S. Если есть интерес пишите в личку, я вам скажу какие ещё вопросы можно задать вашему учителю физики при встрече через месяц

[Munin]

Frommi
Не обращайтесь к Rishi ни в коем случае, это как раз один из дилетантов, не понимающих СТО, и старающихся всем вокруг тоже навешать на уши лженаучного вранья.

[Rishi]

Frommi
в своём предыдущем посте я говорил о видимости (кажимости), искажении информации и систематической ошибке измерений, а не углублялся в СТО, поэтому надеюсь понятно, что Munin хамит не аргументировано, потому что у него нет этих аргументов.
А понять основную идею СТО элементарно просто. Надо только задуматься о том, зачем наблюдателю-физическому_объекту, едущему в поезде, знать что наблюдает в текущий момент какой-то другой наблюдатель на перроне. Почему ему не достаточно просто "увидеть" видимую форму тел (хотя бы и искажённую в следствии быстрого относительного движения), их скорости, расположение и т.д., чтобы отреагировать соответствующим образом?
Это кстати тоже можете у своего учителя физики спросить.

[Munin]

Rishi в сообщении #837836 писал(а):

поэтому надеюсь понятно, что Munin хамит не аргументировано, потому что у него нет этих аргументов.

Rishi может начинать издалека и сколь угодно вежливо. Но в конечном счёте всё кончится лженаучной лапшой. Я его не первый день вижу, и видел такие действия уже не раз.

Rishi в сообщении #837836 писал(а):

А понять основную идею СТО элементарно просто. ...

Вот и началась лженаучная лапша. То, что Rishi рассказывает, с основной идеей СТО не имеет ничего общего.

И вообще, надеюсь, вам не надо ещё эту основную идею "понимать". Ведь вы уже делали программу-симуляцию. А значит, разбираетесь в СТО уже лучше, чем Rishi :-)

[Rishi]

Frommi
не попадайтесь на удочку моего оппонента, который мне тут уже почитай 7 лет пытается навязать ложную мысль, что он якобы обладает неким высшим знанием об устройстве природы, правда принято это знание за абсолют почему-то простым большинством голосов физического мейнстрима.
Я ещё раз хочу подчеркнуть, что то, что мы здесь обсуждаем (видимая, наблюдаемая скорость, искажения информации и т.д.) никакого отношения к СТО не имеет. Но эти явления наблюдаются в природе, поэтому и встаёт вопрос почему физическая теория в своей основе не должна учитывать то, что происходит в природе?
Вдумайтесь в смысл того, что переписывается из учебника в учебник по электродинамике:

Цитата:

Если говорить об оптических наблюдениях (визуальных, фотографических, телескопических), то они проводятся с помощью света, а свет должен ещё добраться до наблюдателя. В итоге, наблюдатель видит всё с задержкой... Из-за этого получается много дополнительных эффектов, которые не проходят в школе. Они чисто оптические, и не связаны с сущностью СТО

Но так называемые "чисто оптические эффекты" - это эффекты от воздействия распространяющихся с конечной скоростью ЭМ волн оптического диапазона. Как же они могут быть не связаны с сущностью электродинамики быстродвижущихся тел?
Глаз человека, фотоаппарат фиксируют величину ЭМ поля в данной точке пространства в данный момент времени также как и электрон. Только воспринимаемый электроном диапазон волн гораздо шире. Поэтому если фотоаппарат фиксирует какие-то дополнительные эффекты, то в своём диапазоне и электрон их зафиксирует и отреагирует на них. И поэтому реакция электрона будет определятся не истинной, а видимой электрону скоростью движения источника волн, искажением информации.

[EEater]

Rishi в сообщении #838215 писал(а):

то в своём диапазоне и электрон их зафиксирует и отреагирует на них. И поэтому реакция электрона будет определятся не истинной, а видимой электрону скоростью движения источника волн, искажением информации.

А откуда вы взяли, что это не учитывается? Смотрите "эффект Доплера", "аберрация света". Даже в известной статье АЭ есть. К кому претензии?
А еще есть такая вещь, как потенциалы Лиенара-Вихерта.

[Munin]

Конечно, электромагнитные волны описываются электродинамикой, но:
1) для электромагнитных волн (в пустоте) вполне достаточно обычной электродинамики;
2) СТО - это далеко не только электродинамика быстродвижущихся тел. Например, она охватывает механические законы и явления.

К сожалению, в интернете (и даже в книжных магазинах!) в России полно лженаучной заразы, "опровергателей Эйнштейна", и такие деятели, как Rishi, пытаются "завербовать в свои ряды" всех новичков, школьников и студентов, и просто людей, недовольных тем, что они чего-то не понимают и не могут представить. Надеюсь, Frommi во всём правильно разберётся, когда снова здесь появится. Я верю в то, что здравомыслящих школьников и студентов всё-таки больше, и их никакая зараза не берёт!

[Frommi]

Мне кажется, я более-менее разобрался в том, что хотят сказать оба Munin и Rishi по поводу связанности этих оптических эффектов и СТО. Они не связаны с СТО в том смысле, что СТО, как теория, описывает поведение тел в координатах системы отсчёта, а не видимости характеристик этих тел, но в то же время они являются следствием инвариантности скорости света в различных системах отсчёта. Ответ на мой первоначальный вопрос я получил. Я был изначально (после его наблюдения и обдумывания) довольно сильно уверен в существовании этого эффекта, но я мог где-то ошибиться, так что решил удостовериться. Всё-таки это значимое наблюдение, про которое я раньше ничего не слышал и не читал.

[Munin]

Frommi в сообщении #838315 писал(а):

Они не связаны с СТО в том смысле, что СТО, как теория, описывает поведение тел в пространстве системы отсчёта, а не видимости этого пространства, но в то же время они являются следствием инвариантности скорости света в различных системах отсчёта.

Всё верно. Ура!