Что увидит фотон?

[Minus]

Прошу заранее извинить за вольность в предлагаемом мысленном эксперименте (я дилетант в СТО), но тем не менее.

Правильно ли я представляю, что из-за лоренцевого сокращения для наблюдателя, скорость которого приближается к световой скорости, предметы (и само пространство) впереди будет казаться сплющенным (удаленные предметы станут как бы ближе и тоньше), а предметы (и само пространство) сзади будет казаться растянутым (удаленные предметы станут "глубже" и еще дальше)?

Этим же можно пояснить и эффект относительного замедления хода его внутренних часов - за один и тот же промежуток времени (по его часам) он сможет преодолевать все большие и большие расстояния при увеличении скорости, вплоть до достижения предельной скорости света. При этом достижении пространство впереди выродится в плоскость, а пространство сзади - растянется до бесконечности.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: нет дискуссионности.

[Munin]

Minus в сообщении #1072262 писал(а):

Правильно ли я представляю, что из-за лоренцевого сокращения для наблюдателя, скорость которого приближается к световой скорости, предметы (и само пространство) впереди будет казаться сплющенным (удаленные предметы станут как бы ближе и тоньше), а предметы (и само пространство) сзади будет казаться растянутым (удаленные предметы станут "глубже" и еще дальше)?

Здесь надо различать "будут" и "будут казаться". Одно дело - реальные изменения формы (никакие не кажущиеся!), и другое дело - как это будет выглядеть при наблюдении обычным светом.

"Будут":
- все предметы будут тоньше. Вообще все.
- предметы спереди и сзади будут ближе.
И не забывайте, что все эти предметы несутся мимо с большой скоростью.
- само пространство - просто останется пространством.

"Будут казаться":
- никакие предметы не будут казаться тоньше. Вместо этого, они будут казаться повёрнутыми другой стороной (иногда невидимой), и иногда - искажённой формы.
- предметы впереди - будут казаться мельче по угловым размерам. Предметы позади - будут казаться крупнее по угловым размерам.
- кроме этого, цвет предметов впереди будет сдвинут в синюю часть спектра, а свет будет более ярким. Цвет предметов позади будет сдвинут в красную часть спектра, и они будут выглядеть более тусклыми.

И не забывайте, что все эти предметы несутся мимо с большой скоростью.
- само пространство - просто останется пространством.

Minus в сообщении #1072262 писал(а):

Этим же можно пояснить и эффект относительного замедления хода его внутренних часов - за один и тот же промежуток времени (по его часам) он сможет преодолевать все большие и большие расстояния при увеличении скорости, вплоть до достижения предельной скорости света.

"Этим же" - нельзя. Это взаимосвязанные вещи, но не полностью следующие одна из другой. Замедление хода внутренних часов ничем объяснять не надо - это оно само объясняет собой другие релятивистские эффекты, а его стоит принимать как изначальный факт.

Вообще все релятивистские эффекты и явления следуют из преобразований Лоренца:

$$\begin{cases}x'=\dfrac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}(x-vt)\\ t'=\dfrac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}(t-vx/c^2).\end{cases}$$

[Minus]

Большое спасибо за ответ.

1. Вы писали:
"- предметы спереди и сзади будут ближе.
- само пространство - просто останется пространством".

То что предметы спереди будут ближе согласуется с тем, что за относительно короткий промежуток времени можно достичь отдаленных объектов.

А вот почему предметы сзади будут ближе? На первый взгляд представляется, что они то как раз "удалятся" и за счет этого расстояние, пройденное вперед (после остановки), будет равно расстоянию оставшемуся позади.

2. Можно ли говорить, что раз предметы стали ближе, то и пространство (понимая под ним протяженность между предметами) сжалось?

[Munin]

Minus в сообщении #1072314 писал(а):

А вот почему предметы сзади будут ближе?

Потому что жизнь такая. (Представьте себе, что вы уже пролетели от какого-то предмета сзади к тому месту, где вы находитесь сейчас.)

Вообще, лучше не пытайтесь себе это представить по словам. Возьмите формулы! Разберитесь по формулам! Тогда все эти вопросы сами собой отвалятся.

Minus в сообщении #1072314 писал(а):

Можно ли говорить, что раз предметы стали ближе, то и пространство (понимая под ним протяженность между предметами) сжалось?

Нельзя. Потому что, прежде всего, пространство - это не протяжённость между предметами.

Допустим, мы имеем Вселенную, заполненную предметами на равных расстояниях. И вы начали быстро двигаться. Тогда расстояния между предметами сжались. Но сжалось ли пространство? Нет. Вместе с вами тоже могут двигаться многие предметы на равных от вас расстояниях. Затормозим. Те предметы, которые раньше двигались вместе с вами на равных расстояниях, теперь сжались. А старые предметы растянулись. (И не забывайте, одни летят через другие.) То есть, нельзя думать про эти изменения как про сжатия и растяжения пространства. Правильно - думать про это как про изменения пространства-времени. И рисовать пространственно-временну́ю картину, а не только пространственную.

[Minus]

Munin в сообщении #1072317 писал(а):

Вообще, лучше не пытайтесь себе это представить по словам. Возьмите формулы! Разберитесь по формулам! Тогда все эти вопросы сами собой отвалятся.

Дело в том, что очень хочется именно представить.

Вот мы движемся с околосветовой скоростью и периодически посылаем световые сигналы назад.
Понятно, что для нас они полетят со скоростью света.
Но неподвижный наблюдатель, который остался позади нас, будет получать их с бОльшим периодом.
И связано это будет не только с обычным эффектом Доплера.
Для него это проще объяснить замедлением нашего времени, а для нас - как раз удалением предметов позади?

-- 11.11.2015, 17:21 --

Munin в сообщении #1072317 писал(а):

Вместе с вами тоже могут двигаться многие предметы на равных от вас расстояниях. Затормозим. Те предметы, которые раньше двигались вместе с вами на равных расстояниях, теперь сжались. А старые предметы растянулись.

Скажите, а при этом предметы, которые раньше двигались вместе со мной на равных расстояниях, и теперь сжались, они же не стали ближе друг к другу?

[rockclimber]

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

Munin в сообщении #1072317 писал(а):

Вообще, лучше не пытайтесь себе это представить по словам. Возьмите формулы! Разберитесь по формулам! Тогда все эти вопросы сами собой отвалятся.

Дело в том, что очень хочется именно представить.

Когда освоите формулы, проще будет представлять себе явления в виде описывающих их графиков и диаграмм. Вот например, процессы кипения, плавления и агрегатные состояния удобно представлять себе в виде фазовой диаграммы на графике, где по одной оси отложена температура, а по другой - давление. Нарисовал одну картинку, и все понятно. В непосредственных ощущениях можно представлять только то, что руками пощупать можно, а какие-то более абстрактные вещи (энтропию там или волновую функцию) только формулами и представлять.

[Munin]

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

Дело в том, что очень хочется именно представить.

Делается это так:
1. Считаете по формулам.
2. Глядя на результаты расчётов, представляете.

А не так, что вы приходите на форум, другие люди вам всё считают, а вы просто заваливаете их вопросами.

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

Понятно, что для нас они полетят со скоростью света.
Но неподвижный наблюдатель, который остался позади нас, будет получать их с бОльшим периодом.

Слово "но" подразумевает какое-то противопоставление. Что вы противопоставляете? Скорость света и период?

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

И связано это будет не только с обычным эффектом Доплера.
Для него это проще объяснить замедлением нашего времени, а для нас - как раз удалением предметов позади?

Нету какого-то "проще". Есть единственное правильное объяснение. В разных системах отсчёта оно складывается из разных слагаемых, но в целом - по единому правилу. Изучите его.

[Slav-27]

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

Дело в том, что очень хочется именно представить.

Раз непременно хочется, можно поиграть: http://testtubegames.com/velocityraptor.html. Но этого совершенно недостаточно для того, чтобы в чём-то разобраться!

Чтобы в чём-то разобраться, можно читать книжку: Тейлор, Уилер. Физика пространства-времени. [исправил опечатки]
Понимать формулы, решать упражнения, рисовать пространство-время.

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

Скажите, а при этом предметы, которые раньше двигались вместе со мной на равных расстояниях, и теперь сжались, они же не стали ближе друг к другу?

1) С нашей точки зрения - стали. 2) Со своей - не стали. 3) Варианта "на самом деле" - нету.

Пространственное расстояние зависит от "точки зрения". Пусть мы двигались с одной постоянной скоростью, а потом стали двигаться с другой постоянной скоростью. Это значит, что изменилась наша "точка зрения": сначала мы смотрели пространство-время "под одним углом" (NB: не воспринимайте эту фразу буквально!), потом - "под другим углом" (не воспринимайте буквально!).

Определить расстояние между 2 точками пространства независимо от "точки зрения" (это называется инвариантно) не получается.

Пространство-время существует независимо от "точки зрения". Пространственно-временной интервал между 2 событиями (в отличие от пространственного расстояния между 2 точками) уже не зависит от "точки зрения".

[Munin]

Slav-27 в сообщении #1072342 писал(а):

Чтобы в чём-то разобраться, можно читать книжку: Тейлор, Уилер. Физика прстранства-вермени.

Всё-таки
Тейлор, Уилер. Физика пространства-времени
:-)

А то загонит в поисковик не глядя...

[rockclimber]

(Оффтоп)

Не переживайте, поисковики сейчас уже поумнее некоторых людей будут...

[Minus]

Slav-27 в сообщении #1072342 писал(а):

Чтобы в чём-то разобраться, можно читать книжку: Тейлор, Уилер. Физика пространства-времени.

Спасибо!

-- 12.11.2015, 09:45 --

Slav-27 в сообщении #1072342 писал(а):

1) С нашей точки зрения - стали. 2) Со своей - не стали. 3) Варианта "на самом деле" - нету.

Позвольте еще вопрос.

Получается, что если движемся мы, то видим, что и предметы "сжимаются" и расстояние между ними.
А если движутся предметы мимо нас, то мы видим их "сжатыми", а вот расстояние между ними "видится" неизменным?

-- 12.11.2015, 09:49 --

Munin в сообщении #1072336 писал(а):

Слово "но" подразумевает какое-то противопоставление. Что вы противопоставляете? Скорость света и период?

Я пытался объяснить позицию наблюдателя движущегося с околосветовой скоростью.
Если удаленные объекты впереди "становятся" ближе, то это объясняет почему за относительно короткий промежуток времени он успевает достичь их.
А вот объяснить почему сигнал посланный им назад начинает все реже и реже доходить до неподвижного наблюдателя я пытался как раз тем, что объекты сзади удаляются.

[aa_dav]

Minus в сообщении #1072320 писал(а):

Дело в том, что очень хочется именно представить.

Тем более желательно овладеть формулами, покрутить их на примерах, построить пару диаграмм избитых школьных примеров, чтобы понять даже что вообще вы пытаетесь представлять. :)
Основная фишка СТО в вышеприведенных преобразованиях пространственно-временных координат из одной ИСО в другую.
Порекомендую еще вот такую статью http://habrahabr.ru/post/169347/ и программу к ней прилагающуюся.
Главное - вникнуть что такое события, пространственно-временные диаграммы и как их считывать.

[Minus]

aa_dav в сообщении #1072537 писал(а):

Тем более желательно овладеть формулами, покрутить их на примерах, построить пару диаграмм избитых школьных примеров, чтобы понять даже что вообще вы пытаетесь представлять. :)
Основная фишка СТО в вышеприведенных преобразованиях пространственно-временных координат из одной ИСО в другую.
Порекомендую еще вот такую статью http://habrahabr.ru/post/169347/ и программу к ней прилагающуюся.
Главное - вникнуть что такое события, пространственно-временные диаграммы и как их считывать.

Благодарю!

[Geen]

Раз пошли программы предлагать...
http://people.physics.anu.edu.au/~cms130/TEE/