Влияет ли на свет центростремительное ускорение источника?

[need_to_learn]

Может ли влиять на фотоны центростремительное ускорение их источника в момент испускания?

Допустим, изначально два космических корабля вместе летят по инерции (с выключенными двигателями). Летят относительно нас параллельными курсами, с одинаковой скоростью, так что друг относительно друга корабли покоятся. При этом корабль А непрерывно испускает перпендикулярно направлению своего движения в направлении корабля Б луч лазера, который без проблем ловится приёмником на корабле Б. Расстояние между кораблями, скажем, десять световых секунд, часы на кораблях синхронизированы. Корабли летят таким образом, что все события на них являются одновременными для нас, и мы получаем информацию о происходящих на кораблях событиях за одинаковое время. Летят на сильно досветовых скоростях, так что релятивистские эффекты можно не учитывать, вообще забыть про них.

Если в этой ситуации корабль А на что-то наткнётся и будет разрушен, то корабль Б всё равно ещё десять секунд будет получать от него луч лазера. Получается, что относительно нас этот луч лазера (поток фотонов) как бы летит "вбок" по инерции, двигаясь в направлении движения корабля А со скоростью корабля А (равной скорости корабля Б), что и позволяет кораблю Б ещё десять секунд принимать передачу после того, как она была прекращена.

(На всякий случай напомню, что оба корабля летят с сильно досветовой скоростью — чуть быстрее земного истребителя, например — так что релятивистские эффекты не играют на практике никакой роли. Всё очень по-ньютоновски.)

К счастью, на пути кораблей нет никаких препятствий, так что они спокойненько летят себе дальше.

Теперь представим, что по предварительной договорённости в определённый момент на кораблях одновременно начинают работать двигатели, которые меняют траекторию движения каждого корабля с прямой на окружность. Диаметр окружности для каждого корабля одинаков, окружности расположены в параллельных плоскостях, ось вращения общая, скорость движения кораблей по окружности одинаковая. Таким образом, в результате включения двигателей корабли в дальнейшем испытывают одинаковое центростремительное ускорение.

По идее, в момент включения своих двигателей корабль Б должен тут же потерять сигнал от корабля А (так как испущенный кораблём А луч лазера продолжит лететь "вбок" относительно направления, в котором был испущен, фактически сопровождая прежнюю траекторию движения — но там корабля Б уже нет, он отклонился от прежнего пути в момент включения двигателей).

Далее я вижу два взаимоисключающих варианта развития событий:

1) На лазерный луч, испускаемый кораблём А, не влияет центростремительное ускорение источника луча.
В этом случае в каждый момент времени испускаемые кораблём А фотоны продолжают лететь "вбок" с мгновенной скоростью корабля А, в том направлении, в котором А полетел бы, если бы прямо сейчас отключил двигатели и продолжил двигаться по инерции. Центростремительное ускорение, которому подвергается корабль А, не оказывает на фотоны никакого влияния в момент испускания.
Это приводит к тому, что луч лазера, испускаемый кораблём А перпендикулярно движению (в направлении корабля Б) расходится по вселенной расширяющейся конической спиралью.
В этом случае у корабля Б нет шансов снова поймать сигнал, если он не расширит диаметр окружности, по которой движется.

2) На лазерный луч, испускаемый кораблём А, каким-то образом влияет центростремительное ускорение источника луча.
На испускаемые фотоны не действует "эффект катапульты", отклоняющий их в сторону, что-то его компенсирует в момент испускания, и фотоны в итоге спокойно летят в направлении, строго параллельном оси вращения, вокруг которой летают корабли. Фактически, они покоятся в плоскости, перпендикулярной оси вращения, что означает моментальную компенсацию инерции "бокового" движения фотонов в момент испускания.
В этом случае испускаемый кораблём А луч лазера тоже "закручивается по спирали" и со стороны напоминает пружину, но эта "пружина" имеет постоянный диаметр, равный диаметру окружности, по которой движется корабль А.
Так что кораблю Б достаточно лишь временно притормозить или ускорить своё движение по окружности, чтобы снова поймать сигнал от корабля А, при этом менять диаметр окружности не требуется.

Какой из вариантов верен?


Вопрос можно также переформулировать следующим образом: если на центрифуге установить лазер, направленный параллельно оси вращения центрифуги, то очерчиваемая лучом лазера окружность будет иметь одинаковый диаметр на любом расстоянии от центрифуги, или же со значительным удалением от центрифуги (на космические расстояния) диаметр очерчиваемой окружности будет расширяться?

Влияет ли на фотон в момент испускания инерция источника фотонов плюс приложенные в этот момент к источнику фотонов силы, или же только инерция источника фотонов?

Лично я интуитивно склоняюсь к варианту, что от центрифуги луч должен расходиться расширяющейся спиралью конической формы, хотя заметно это расширение будет только на космических расстояниях. И чем дальше от центрифуги, тем больше будет диаметр очерчиваемой лучом окружности.

Если это вдруг не так, это будет означать, что луч по какой-то причине "знает", когда ему можно лететь "вбок" по инерции, а когда нет. Это было бы очень странно.

Но это моё личное любительское мнение (просто "я так вижу"), а хотелось бы послушать действительно знающих людей.

[Geen]

need_to_learn в сообщении #1588872 писал(а):

так что релятивистские эффекты не играют на практике никакой роли

А давайте Вы тогда не будете поминать фотоны.

[sergey zhukov]

need_to_learn
Следует сначала разобраться в том, в каком направлении излучается фотон из движущегося источника с точки зрения неподвижного наблюдателя. Ускорение здесь ни при чем, все определяется скоростью. Скажем, если источник (космической корабль) в своей системе отсчета излучает фотон перпендикулярно оси "нос/корма", то под каким углом к линии движения источника видит траекторию этого фотона неподвижный наблюдатель? Это все, что нужно знать.

Первый вариант правильный.

[need_to_learn]

Geen в сообщении #1588876 писал(а):

need_to_learn в сообщении #1588872 писал(а):

так что релятивистские эффекты не играют на практике никакой роли

А давайте Вы тогда не будете поминать фотоны.

Буду очень признателен, если Вы поясните, что имели в виду.

Пока, к сожалению, Ваш пост не принёс мне никакой новой информации.

sergey zhukov в сообщении #1588880 писал(а):

Следует сначала разобраться в том, в каком направлении излучается фотон из движущегося источника с точки зрения неподвижного наблюдателя. Ускорение здесь ни при чем, все определяется скоростью. Скажем, если источник (космической корабль) в своей системе отсчета излучает фотон перпендикулярно оси "нос/корма", то под каким углом к линии движения источника видит траекторию этого фотона неподвижный наблюдатель? Это все, что нужно знать.

Я полагал, что поскольку речь идёт о досветовых скоростях, луч лазера излучается в том направлении, куда направлен излучатель.

Вы хотите сказать, что фотоны, двигаясь со скоростью света, не могут иметь никакой, сколь угодно малой, дополнительной "боковой" составляющей скорости, поэтому надо говорить не о "сносе луча вбок по инерции", а об изначальном испускании фотона кораблём А в том направлении, где будет корабль Б в тот момент, когда получит этот фотон?.. То есть, с нашей точки зрения фотоны излучаются под углом к тому направлению, куда смотрит излучатель?.. В принципе, если подумать, логичное замечание, хотя и странновато как-то.

Хм, но тогда с нашей точки зрения до корабля Б фотон от корабля А будет идти большее время, чем с точки зрения кораблей А и Б? Ведь путь по диагонали длиннее? Как-то это странно. Попахивает релятивистскими эффектами, но откуда они тут?

Ну пусть корабли тащатся со скоростью пешеходов вообще, чтоб уж наверняка. Вы хотите сказать, что даже в этом случае с нашей точки зрения свет от корабля А до корабля Б будет преодолевать расстояние большее (по диагонали потому что), чем с точки зрения экипажей кораблей?.. А поскольку им там всё норм, это означает, что относительно нас у них время течёт хоть чуть-чуть, но медленнее?.. Даже при их скорости пешехода относительно нас? Хм, вроде получается, что именно так, хоть и звучит бредово.

Неужели бывают ситуации, когда релятивистскими эффектами нельзя пренебрегать даже на очень малых скоростях?

sergey zhukov в сообщении #1588880 писал(а):

Первый вариант правильный.

То есть, при значительном удалении от центрифуги окружность, очерчиваемая лазерным лучом, исходящим из установленного на ней излучателя, направленного вдоль оси вращения, всё-таки будет увеличиваться в диаметре?

[sergey zhukov]

need_to_learn в сообщении #1588890 писал(а):

Неужели бывают ситуации, когда релятивистскими эффектами нельзя пренебрегать даже на очень малых скоростях?

Разумеется, релятивистские поправки действуют на любых скоростях. Свет между движущимися кораблями всегда идет по диагонали, и время на них с точки зрения неподвижного наблюдателя всегда замедлено пропорционально отношению длин диагонали и перпендикуляра. На малы скоростях пренебрегайте этим на здоровье, никто не мешает.

Поскольку скорость фотона всегда одинакова и не складывается со скоростью источника, никакой дополнительной "боковой" скорости к скорости фотона прибавиться не может. Никакого "сноса луча по инерции" тоже нет. Если из движущегося источника излучается световая сфера, то ее центр не следует за источником, а остается на месте в той точке, в которой был источник в момент излучения. Сферу не "сносит" за источником, она как будто была излучена неподвижным источником.

Но если принять, что источник в своей системе отсчета равномерно излучил в одной вспышке во все стороны, скажем, 100 фотонов (они у него равномерно распределены по поверхности расширяющейся сферы), то неподвижный наблюдатель увидит, что эти фотоны хотя и распределены так же по сфере, но неравномерно. Они будут больше сконцентрированы на сфере в той области, которая располагается впереди по ходу движения источника. Как-будто источник излучал не равномерно во все стороны, а больше вперед (эффект релятивистского прожектора). Вот это и нужно изучить, чтобы понять, как излучают фотоны движущиеся источники.

need_to_learn в сообщении #1588890 писал(а):

То есть, при значительном удалении от центрифуги окружность, очерчиваемая лазерным лучом, исходящим из установленного на ней излучателя, направленного вдоль оси вращения, всё-таки будет увеличиваться в диаметре?

Да, будет увеличиваться.

Как правильно сказал Geen, если вы не хотите вникать в СТО, то нет необходимости говорить именно о свете. Рассматривайте вместо фотонов нерелятивистские пули из пулемета и легко решите все свои задачи. Скажем, если поставить пулемет на центрифугу вместо лазера и раскрутить его, как полетят пули?

Если же есть желание разобраться с излучением именно света, то как-то странно пытаться делать это в обход СТО.

[need_to_learn]

sergey zhukov в сообщении #1588919 писал(а):

эффект релятивистского прожектора

Обалдеть! Впервые слышу о таком. Спасибо, интересная информация.

sergey zhukov в сообщении #1588919 писал(а):

Если же есть желание разобраться с излучением именно света, то как-то странно пытаться делать это в обход СТО.

Ну, я надеялся, что получится временно спастись от СТО, ограничившись очень малыми скоростями излучателя и приёмника. Не помогло... СТО всё равно подкралась и с хохотом вонзила свои когти в мой мозг.