Астрономия. Оределение скорости в космосе и ориентация.

[Bronzman]

Добры день. Задумался о константе скорости света. Пришел к некоторым выводам. Прошу подсказать верны ли они, если нет, то подсказать литературу по теме.
1) Предположим в космосе вдоль линии по условной оси $X$ расположены три объекта $(A, B, C)$. В центре объект $B$ (звезда), условно слева и справа от него на расстоянии $1$ светового года объекты $A$ и $C$ соответственно. Объект $B$ (звезда) испускает два фотона $(1, 2)$ в противоположных направлениях, то есть к объектам $A$ и $C$ соответственно.
Вывод 1: Если не учитывать вектора и скорости этих объектов то фотон $1$ достигнет объекта $(A)$ ровно через 1 год как и фотон $2$ достигнет объект $(C)$ через 1 год.
2) Предположим все три объекта $(A, B, C)$ движутся в пространстве строго в одном направлении по оси $X$ (условно вправо) и все имеют равную скорость $0,1$ скорости света. Объект $B$ (звезда) снова испускает два фотона $(1, 2)$ в противоположных направлениях, то есть к объектам $A$ и $C$ соответственно.
Вывод 2: Фотон $1$ достигнет объекта $A$ за $0,9$ года поскольку они движутся на встречу друг к другу, а Фотон $2$ будет догонять объект $C$ приблизительно $1,11$ года.
3) Предположим есть объект $D$ и это огромная длинная труба длиной $1$ световой год, летящая вдоль оси $X$ в положении параллельно этой оси. У объекта есть концы $D_a$ левый и $D_c$ правый. Cкоросnь объекта $D = 0,1$ скорости света.
Вывод 3: Если мы отправим фотон из точки $D_a$ в точку $D_c$ и он достигнет ее за $0,9$ года то объект $D$ движется по оси $X$ влево, а если за $1,11$ года то объект $D$ движется по оси $X$ вправо.
Вывод 4: Так же верно и то, что если мы не знаем направление вектора движения объекта $D$ и не знаем его скорость, то достаточно выпустить фотон из точки $D_a$ в точку $D_c$ и по времени которое будет необходимо фотону поймем вектор и скорость объекта $D$.
Вывод 5: При измерении времени прохождения фотоном определённого расстояния строго по векторам, по трем осям $(X, Y, Z)$ возможно определить скорость и вектор движения в трехмерном пространстве, трехмерного объекта, по сути без использования системы внешних координат и внешних ориентиров (иных космических объектов).
Вывод 6: А что, если время движения фотона из точки $D_a$ в точку $D_c$ займет ровно $1$ год? Выходит объект $D$ стоит на месте и имеет нулевую скорость по оси $X$ ? При измерении по трем осям $(X, Y, Z)$ вы математически получаете координаты точки нулевой скорости, а следовательно параметры вашего вектора движения и скорости относительно этой точки. Фактически, точками отсчета будет константа скорости света и точка нулевой скорости. Представьте объект $E$ (звезду), она отправляет фотоны по трем осям $(X, Y, Z)$ и ровно через год эти фотоны находятся ровно на расстоянии в $1$ световой год ($9 460 730 472 580 800$ метров) каждый от этой же звезды. А значит звезда $E$ имеет нулевую скорость или находиться в точке нулевой скорости.
Вывод 7: Зачем такие измерения? На сегодняшний день вектор движения и скорость Солнца в нашей галактике мы определяем относительно других звезд, но все они движутся и понять реальное положение дел без неподвижной точки отсчета трудно. Действительно ли Солнце двигается со скоростью $217$ км/с? Также для измерения скорости и навигации космическими кораблями и определения релятивистского замедления времени в пути.
Вывод 8: Возможно ли измерить на земле? Если построить три трубы в $1$ км длиной по трем осям $(X, Y, Z)$ в центре лазер который способен вырабатывать импульсы света с регулируемой поляризацией, длительность которых исчисляется единицами наносекунд, а в конечных точках поставить высокоскоростной датчик/камеру способную снимать $10$ триллионов кадров в секунду, то возможно и получится. Да и еще надо будет учитывать вращение планеты.
Вывод 9: Верен ли вывод что только замедлив вещество до состояния нулевой скорости (в точке нулевой скорости), можно получить действительно вещество с нулевой энергией? А на Земле это по сути невозможно?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- неправильно набраны формулы, числа и обозначения (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы);
- наблюдается явная нехватка пробелов и избыток переносов строк.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

-- 26.03.2022, 22:42 --

Bronzman в сообщении #1551073 писал(а):

если нет, то подсказать литературу по теме.

Произвольный учебник общей физики.

Bronzman в сообщении #1551073 писал(а):

Вывод 2: Фотон $1$ достигнет объекта $A$ за $0,9$ года поскольку они движутся на встречу друг к другу, а Фотон $2$ будет догонять объект $C$ приблизительно $1,11$ года.

Это неверно. Практически все дальнейшее, соответственно, тоже.

[Someone]

Bronzman в сообщении #1551073 писал(а):

1) Предположим в космосе вдоль линии по условной оси $X$ расположены три объекта $(A, B, C)$. В центре объект $B$ (звезда), условно слева и справа от него на расстоянии $1$ светового года объекты $A$ и $C$ соответственно. Объект $B$ (звезда) испускает два фотона $(1, 2)$ в противоположных направлениях, то есть к объектам $A$ и $C$ соответственно.
Вывод 1: Если не учитывать вектора и скорости этих объектов то фотон $1$ достигнет объекта $(A)$ ровно через 1 год как и фотон $2$ достигнет объект $(C)$ через 1 год.

Я не понял, относительно чего (какой системы отсчёта) определяются скорости и как определяется момент достижения цели на расстоянии 1 световой год.

Bronzman в сообщении #1551073 писал(а):

Вывод 8: Возможно ли измерить на земле? Если построить три трубы в $1$ км длиной по трем осям $(X, Y, Z)$ в центре лазер который способен вырабатывать импульсы света с регулируемой поляризацией, длительность которых исчисляется единицами наносекунд, а в конечных точках поставить высокоскоростной датчик/камеру способную снимать $10$ триллионов кадров в секунду, то возможно и получится. Да и еще надо будет учитывать вращение планеты.

Собственно, измеряются скорости движения относительно трёх систем отсчёта: связанной с Солнечной системой, связанной с Галактикой и связанной с реликтовым излучением (в которой реликтовое излучение наиболее симметрично). Очень точные измерения приборами, расположенными на поверхности Земли, показывают, что скорость света остаётся одной и той же независимо от ориентации измерительного прибора относительно любой из этих трёх скоростей.

Имейте в виду также, что измерение скорости света (и не только света) в одном направлении невозможно без предварительной синхронизации часов, расположенных в различных местах, а синхронизация часов невозможна без предварительного знания скорости используемых для синхронизации сигналов. На практике всегда измеряется средняя скорость туда и обратно, так как для этого достаточно одних часов.

На чём вообще основаны ваши выводы?

[Bronzman]

Pphantom в сообщении #1551126 писал(а):

Это неверно. Практически все дальнейшее, соответственно, тоже.

Почему не верно, если скорость фотона постоянная?

-- 27.03.2022, 00:07 --

Someone в сообщении #1551134 писал(а):

На практике всегда измеряется средняя скорость туда и обратно, так как для этого достаточно одних часов.

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

[Pphantom]

Bronzman в сообщении #1551136 писал(а):

Почему не верно, если скорость фотона постоянная?

Она во всех системах отсчета постоянная.

[sergey zhukov]

Bronzman
Вы же знаете постулаты специальной теории относительности (СТО)? Первый из них говорит о том, что в любой инерциальной системе отсчета (ИСО) любые эксперименты происходят одинаково. Все ваши трубы и лазеры на Земле - это ИСО (если отвлечься от ускоренного (в т.ч. вращательного движения Земли)), и любой эксперимент в этой ИСО будет происходит всегда одинаково, а вывод можно будет сделать только один (это уже при использовании второго постулата о постоянстве скорости света) - Земля неподвижна.

Нужно понять сначала, что если СТО построена на таких постулатах, то при корректном ее использовании она не может дать ничего, что им противоречило бы. Здесь нужно рассуждать примерно так же, как рассуждают при анализе очередной конструкции вечного двигателя: на первый взгляд, эта штука будет работать, но это невозможно. Так где же ошибка в наших рассуждениях?
И, кстати, почитайте что-нибудь о невозможности измерения скорости света в одну сторону.

Скорость Земли (или Солнца), про которую вы говорите, по другому может измеряться. Если по простому, то примерно так.

Представим себе, что началом Вселенной было состояние, в котором бесконечное пространство было почти равномерно заполнено неподвижным веществом (скажем, атомами водорода). Никакого взрыва, ничего сверхгорячего и сверхплотного, ничего никуда не расширяется. Просто вот такие начальные условия: бесконечное пространство, заполненное неподвижным водородом.

Со временем водород начинает "конденсироваться" - гравитационно стягивается в компактные объекты, которые начинают как-то двигаться, вращаться и т.д. Наконец, скажем, через 15 млрд. лет появляемся мы. Мы смотрим в телескопы и видим свет, пришедший к нам из шара радиусом 15 млрд. световых лет. И мы прямо видим всю историю создания Вселенной: чем дальше наблюдаемые нами объекты, тем в более далеком прошлом мы их видим (из-за конечной скорости света). На самом краю нашей наблюдаемой Вселенной мы видим ее начальное состояние: неподвижный водород. Еще дальше мы не видим ничего, т.к. свет оттуда до нас еще не дошел, но со временем мы начинаем видеть все дальше и дальше (тем не менее, на расширяющейся границе наблюдаемой нами Вселенной видно всегда самое ее начало - неподвижный водород).

Вот глядя на этот неподвижный водород, мы и можем определить собственную скорость (для неподвижного наблюдателя свет от этого водорода будет одинаковым со всех направлений, а для движущегося - он будет сдвинут в синюю область спереди и в красную - сзади (эффект Доплера)). Для нашей реальной расширяющейся Вселенной делают практически то же самое, а свет от (почти) первоначального состояния Вселенной называется реликтовым излучением.

[Pphantom]

sergey zhukov в сообщении #1551139 писал(а):

Вы же знаете постулаты специальной теории относительности (СТО)?

ТС складывает скорости источников и скорость света. Буквально, арифметически. Вам не кажется, что ответ на ваш вопрос очевиден?

sergey zhukov в сообщении #1551139 писал(а):

Если по простому, то примерно так.

Вообще-то совсем не так. Более того, и для измерения скорости относительно реликтового фона такое "простое" объяснение ТС только запутает (если он задумается, например, о том, за счет чего излучают ваши атомы водорода).

[Someone]

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.

[Bronzman]

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?

[Pphantom]

Bronzman в сообщении #1551151 писал(а):

Для теоретического наблюдателя с Земли.

Давайте вы все-таки основы СТО сначала изучите.

[Bronzman]

Pphantom в сообщении #1551154 писал(а):

Давайте вы все-таки основы СТО сначала изучите.

Ну я и пытаюсь осознать основы СТО.

Bronzman в сообщении #1551151 писал(а):

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?

И никак не могу осознать в чем ошибка, поэтому пишу на форум и наверно жду развернутый ответ для чайника. Или совет где можно почитать о СТО с примерами.

[Pphantom]

Bronzman в сообщении #1551155 писал(а):

И никак не могу осознать в чем ошибка, поэтому пишу на форум и наверно жду развернутый ответ для чайника.

Он будет слишком длинным, да и переписывать сюда учебники нерационально.

Bronzman в сообщении #1551155 писал(а):

Или совет где можно почитать о СТО с примерами.

Уже написано - произвольный учебник общей физики. Берклеевский курс (1 том), курс Матвеева (1 том), курс Сивухина (4 том) и т.п.

[miflin]

(Оффтоп)

Bronzman в сообщении #1551136 писал(а):

А измерял ли кто-либо в одном направлении?

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

[sergey zhukov]

Bronzman
Нужно хотя бы немного почитать изложение СТО в любом учебнике, как советует Pphantom, и понять, что промежутки времени и расстояния зависят от того, кто их измеряет.

Да, по наблюдениям неподвижного стороннего наблюдателя этот $A$ через год будет ближе к одному фотону, чем к другому. Но по наблюдениям самого $A$ он сам всегда будет одинаково удален от обоих фотонов.