Относительность одновременности

[svv]

VladimirD в сообщении #1706977 писал(а):

Можете без мячика, поезда, зеркала сказать куда полетит фотон направленный под 90 градусов к курсу ракеты?

В какой системе отсчёта луч имеет такое направление и в какой мы его наблюдаем?

Уважаемый VladimirD, перед этим сообщением я написал в данной теме ещё четыре, и в каждом из них дал ясно понять, что угол, о котором Вы говорите, свой в каждой системе отсчёта (как и в классической физике). Следовательно, необходимы уточнения.

[DimaM]

По-моему, отрицать давно установленные экспериментальные факты (годичная аберрация света открыта в 1727) глупо и неприлично.

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay в сообщении #1706948 писал(а):

Но чтобы это выполнялось для неподвижного товарища, он должен наблюдать, что подвижный товарищь в момент иcпускания луча направляет источник света не вертикально вверх, а в направлении той точки, где будет находиться зеркало через некоторый промежуток времени.

Ну, мы же понимаем, что если я в движущемся вагоне стреляю поперек вагона в мишень на стенке вагона, то я должен целиться именно поперек вагона, а не "в то место, где будет мишень через некоторый промежуток времени"? С точки зрения неподвижного наблюдателя дуло направлено поперек вагона, а пуля летит по косой линии. Тут нет ведь ничего удивительного?

Это так для пули и это точно так же для фотона. Фотон ничем здесь от пули не отличается (за исключением постоянства скорости, но это в данном случае не принципиально), траектория его полета точно так же зависит от того, из движущегося источника он вылетает или из неподвижного. Любая достаточно быстрая материальная частица в этом эксперименте будет вести себя почти неотличимо от фотона света. А фотон - это просто предел.

То, что у фотона нет массы и его скорость не зависит от скорости источника - все это здесь можно забыть. Пуля с нулевой массой точно так же летела бы в этом эксперименте, как и массивная пуля.

У ТС представление, что фотоны из движущеоося источника вылетают так же, как они вылетают из неподвижного источника, находящегося в момент излучения в той же точке, что и движущийся. С чего бы это должно быть так? Это неправильно, разница существенная.

[sergey zhukov]

Вот картинка, на которой показано изотропное (равномерное распределенное по всем направлениям) излучение частиц (в точке 0) движущимся источником. Сверху - изотропное излучение фотонов (релятивистский случай, преобразования Лоренца), снизу - изотропное излучение любых частиц при малых скоростях источника и частиц (не релятивистский случай, преобразования Галилея):

Синим показаны траектории движения частиц/фотонов в системе движущегося наблюдателя, красным - в системе неподвижного наблюдателя. Можно заметить, что, с одной стороны, "фотонная сфера" в первом случае для неподвижного наблюдателя выглядит так, как будто излучена неподвижным источником из центра (в том смысле движущийся и неподвижный источник схожи). Но, с другой стороны, если проследить за отдельными фотонами, то видно, что фотон, излученный вертикально вверх, так и остается на одной вертикали с движущимся источником, т.е. движется по косой траектории.

Можно видеть, что движущийся источник в СО неподвижного наблюдателя почти все фотоны излучает вперед несмотря на то, что в собственной СО он излучает их же изотропно.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1706993 писал(а):

Можно заметить, что, с одной стороны, "фотонная сфера" в первом случае для неподвижного наблюдателя выглядит так, как будто излучена неподвижным источником из центра

Вообще-то не совсем: от неподвижного покоящегося в центре источника излучение изотропно, а от движущегося источника в разные направления светит свет разной интенсивности и частоты, хоть волновой фронт излучённой в момент прохождения центра волны и сферический.

sergey zhukov в сообщении #1706993 писал(а):

Но, с другой стороны, если проследить за отдельными фотонами, то видно, что фотон, излученный вертикально вверх, так и остается на одной вертикали с движущимся источником, т.е. движется по косой траектории.

Видно также, что волновой фронт на вертикали над движущимся источником наклонный, так что направление распространения волны там на самом деле наклонено по отношению к вертикали.

[VladimirD]

svv в сообщении #1706987 писал(а):

VladimirD в сообщении #1706977 писал(а):

Можете без мячика, поезда, зеркала сказать куда полетит фотон направленный под 90 градусов к курсу ракеты?

В какой системе отсчёта луч имеет такое направление и в какой мы его наблюдаем?

Уважаемый VladimirD, перед этим сообщением я написал в данной теме ещё четыре, и в каждом из них дал ясно понять, что угол, о котором Вы говорите, свой в каждой системе отсчёта (как и в классической физике). Следовательно, необходимы уточнения.

В данном случае угол 90 для всех систем
На исходной картинке нет речи о разных углах, там угол 90, который для стороннего наблюдателя видится 45.

Хотел бы добавить почему пример с мячиком не корректен, как и с пулей. Мячик как материальный объект находится в движении вместе со всем вагоном и имеет горизонтальный вектор. Когда его подкидывают вверх -он приобретает дополнительно вертикальный вектор. Так как подбрасывающий имеет такой же горизонтальный вектор -для него наблюдаемо только вертикальная траектория мячика, тогда как для стороннего наблюдателя видится дуга, потому что 2 вектора мячика складываются и получается то что получается.
Фотон же или микролуч, кому как, не существует как мячик до своего движения вверх и не имеет этого горизонтального вектора. Фотон появляется сразу с заданным вектором направлением и никак не привязан к СО движущейся ракеты, поэтому летит прямо для вне зависимости от точек наблюдения

В том примере, который я привел -2 источника света находятся вместе, направлены параллельно, но не в одну точку. В определенной точке полета ракеты источники пускают свои лучи -1 на зеркало на потолке, другой на зеркало на неподвижном объекте за пределами ракеты. Уточняю -одно зеркало -движется со скоростью света, другое -неподвижно. Вопрос -попадет ли луч в неподвижное зеркало?

[sergey zhukov]

VladimirD в сообщении #1707072 писал(а):

Фотон появляется сразу с заданным вектором

...направление которого зависит от скорости источника.

Похоже, дальше бесполезно продолжать. Ответ уже 10 раз дан, ни разу не услышан.

[Someone]

sergey zhukov в сообщении #1707077 писал(а):

Похоже, дальше бесполезно продолжать. Ответ уже 10 раз дан, ни разу не услышан.

Разумеется. У человека сверхценное "открытие", от которого он отказываться не хочет и потому никаких доводов не воспринимает. Включая ссылки на измерения.

[realeugene]

VladimirD в сообщении #1707072 писал(а):

В том примере, который я привел -2 источника света находятся вместе, направлены параллельно, но не в одну точку. В определенной точке полета ракеты источники пускают свои лучи -1 на зеркало на потолке, другой на зеркало на неподвижном объекте за пределами ракеты. Уточняю -одно зеркало -движется со скоростью света, другое -неподвижно. Вопрос -попадет ли луч в неподвижное зеркало?

В горизонтально летящей ракете летит закреплённый вертикально фонарик, который может светить ровно вверх узким лучом. В тот момент, когда фонарик пролетает ровно под неподвижным зеркалом, нажимают на короткое время на кнопку и пускают вверх короткий импульс света. Попадёт ли этот импульс света на зеркало? Нет, не попадёт: он пролетит спереди, ровно над фонариком, но с задержкой на время подъёма света от уровня фонарика до уровня зеркала сверху. За это время ракета с фонариком улетит далеко вперёд.

[talash]

realeugene в сообщении #1707085 писал(а):

VladimirD в сообщении #1707072 писал(а):

В том примере, который я привел -2 источника света находятся вместе, направлены параллельно, но не в одну точку. В определенной точке полета ракеты источники пускают свои лучи -1 на зеркало на потолке, другой на зеркало на неподвижном объекте за пределами ракеты. Уточняю -одно зеркало -движется со скоростью света, другое -неподвижно. Вопрос -попадет ли луч в неподвижное зеркало?

В горизонтально летящей ракете летит закреплённый вертикально фонарик, который может светить ровно вверх узким лучом. В тот момент, когда фонарик пролетает ровно под неподвижным зеркалом, нажимают на короткое время на кнопку и пускают вверх короткий импульс света. Попадёт ли этот импульс света на зеркало? Нет, не попадёт: он пролетит спереди, ровно над фонариком, но с задержкой на время подъёма света от уровня фонарика до уровня зеркала сверху. За это время ракета с фонариком улетит далеко вперёд.

При этом в ИСО неподвижного зеркала луч света будет не перпендикулярен линии полёта ракеты, а в ИСО ракеты - перпендикулярен.
VladimirD, за такие выражения обычно бьют по пальцам "одно зеркало -движется со скоростью света", трудно написать с "околосветовой скоростью"?

[svv]

VladimirD в сообщении #1707072 писал(а):

В данном случае угол 90 для всех систем

Это неверно.

Вложение:

a.png

Определим угол $\alpha$ как на картинке (т.е. будем отсчитывать его от вертикали).
Вверху ракета показана в системе отсчёта, где она неподвижна, и там этот угол нулевой.
Внизу та же ракета показана в системе отсчёта, где она летит вправо с околосветовой скоростью $v$, и там этот угол уже ненулевой. Связь между скоростью ракеты и углом $\alpha$ такова:
$v=c\sin\alpha$,
или
$\alpha = \arcsin\frac v c$

P. S. Вы упорствуете в неверных взглядах, ещё и в разделе "Помогите решить/разобраться". Это нарушение Правил форума и может вызвать санкции модератора. В конце концов, это просто нецелесообразно для Вас, если Вы действительно хотели разобраться.

[sergey zhukov]

VladimirD
Можете почитать про фазированую антенную решетку. Как неподвижном радару удается излучать радиоимпульсы в разных направлениях? Все дело в неодновременном (с фазовым сдвигом) срабатывании малых излучателей на поверхности его решетки. То же происходит с движущимся излучателем (как realeugene уже сказал).

Допустим, излучатель имеет конечную длину (например, длина кристалла светодиода) и движется вдоль этой длины. В системе излучателя он весь "вспыхивает" одновременно и фронт волны света идет вверх перпендикулярно к его поверхности. А в системе неподвижного наблюдателя вспышка этого же излучателя из-за относительности одновременности происходит не одновременно по всей длине, а последовательно от заднего конца к переднему. Поэтому фронт световой волны оказывается косым, вектор движения волны получает составляющую по направлению движения источника.

Такое объяснение, конечно, использует то, что и нужно объяснить (относительность одновременности), но вообще от нерелятивистской физики к релятивистской нет "гладкого" перехода. Мы просто убеждаемся, что новая система взглядов и понятий (релятивизм) самосогласована, непротиворечива и соответствует эксперименту, а старая - нет.

[Cos(x-pi/2)]

VladimirD

sergey zhukov в сообщении #1707095 писал(а):

вектор движения волны получает составляющую по направлению движения источника

и факт этот элементарно следует из преобразований Лоренца, так как волновой вектор $k_x,k_y,k_z$ и поделённая на скорость света $c$ частота волны $\omega>0$ преобразуются при рассмотрении волны в разных инерциальных системах отсчёта (ИСО) точно так же, как 4-мерные координаты событий $x,y,z,ct.$ Конкретно: для частного случая, когда все тела, покоившиеся относительно ИСО, где координатами событий служат $x,y,z,ct,$ движутся со скоростью $v$ вдоль оси $x$ относительно другой ИСО, где координатами событий служат $x',y',z',ct',$ (3-мерные направления пространственных координатных осей в обеих ИСО выбраны одинаково) волновой вектор и частота волны относительно указанной другой ИСО есть:

$(\omega'/c)=\gamma\,((\omega/c)+\beta\, k_x)$

$k_x'=\gamma\,(k_x+\beta\,(\omega/c))$

$k_y'=k_y$

$k_z'=k_z$

где $\beta=v/c$ и $\gamma=1/\sqrt{1-\beta^2}.$

Следовательно, если в ИСО с неподвижным источником световой волны волна летит перпендикулярно оси $x$ параллельно оси $y,$ то её волновой вектор есть

$k_x=0$

$k_y=\omega/c$

$k_z=0$

и тогда в ИСО, относительно которой этот источник движется со скоростью $v$ вдоль оси $x,$ волновой вектор этой же волны, вычисленный по указанным выше формулам преобразования Лоренца, есть

$k_x'=\gamma\,\beta\,\omega/c$

$k_y'=k_y=\omega/c$

$k_z'=k_z=0$

Видно, что в этой ИСО у волнового вектора волны есть не равная нулю составляющая $k_x'>0$ в направлении движения источника. При этом синус угла $\alpha,$ показанного выше на рисунке уважаемым svv, равен

$\sin \alpha=\dfrac{k_x'}{\sqrt{k_x'^2+k_y'^2}}=\dfrac{\gamma\,\beta}{\sqrt{(\gamma\,\beta)^2+1}}=\dfrac{\gamma\,\beta}{\sqrt{\gamma^2}}=\beta=\dfrac{v}{c}$

Получилась формула, приведённая выше уважаемым svv:

$v=c\sin\alpha$

То есть, VladimirD, чтобы знать и понимать релятивистскую физику и сопутствующую теорию (СТО - специальную теорию относительности), надо не сочинять своих интуитивных фантазий о поведении света, а хорошенько изучить учебники. В книгах вся эта наука (и эксперименты и теория, полностью согласующаяся с самыми разными экспериментами) давным-давно подробно изложена. А пытаться голословно опровергать науку, надёжно проверенную несколькими поколениями вовсе не глупых учёных, и успешно работающую в многочисленных практических применениях, - это здесь на форуме называется неприятными словами "агрессивное невежество".

[VladimirD]

sergey zhukov в сообщении #1707077 писал(а):

VladimirD в сообщении #1707072 писал(а):

Фотон появляется сразу с заданным вектором

...направление которого зависит от скорости источника.

Похоже, дальше бесполезно продолжать. Ответ уже 10 раз дан, ни разу не услышан.

Откуда это следует?

-- 25.10.2025, 23:12 --

svv в сообщении #1707090 писал(а):

VladimirD в сообщении #1707072 писал(а):

В данном случае угол 90 для всех систем

Это неверно.

Вложение:

a.png

Определим угол $\alpha$ как на картинке (т.е. будем отсчитывать его от вертикали).
Вверху ракета показана в системе отсчёта, где она неподвижна, и там этот угол нулевой.
Внизу та же ракета показана в системе отсчёта, где она летит вправо с околосветовой скоростью $v$, и там этот угол уже ненулевой. Связь между скоростью ракеты и углом $\alpha$ такова:
$v=c\sin\alpha$,
или
$\alpha = \arcsin\frac v c$

P. S. Вы упорствуете в неверных взглядах, ещё и в разделе "Помогите решить/разобраться". Это нарушение Правил форума и может вызвать санкции модератора. В конце концов, это просто нецелесообразно для Вас, если Вы действительно хотели разобраться.

Хочу разобраться, почему считается по другому

[svv]

VladimirD в сообщении #1707166 писал(а):

Хочу разобраться, почему считается по другому

Правда? Замечательно.

Предположим, ракета движется горизонтально, как на картинке. Пусть в ракете есть источник и детектор светового импульса, причём детектор находится точно над источником. Астронавт добивается, чтобы источник излучил импульс так, чтобы он попал в детектор. Итак, для астронавта импульс будет двигаться вертикально, поскольку отрезок источник-детектор вертикален. Это — условие.

Однако для любого наблюдателя, в том числе неподвижного (относительно которого ракета летит вправо), излучение света источником и попадание его в детектор — это два события, разделённые некоторым промежутком времени. Для неподвижного наблюдателя, естественно, свет тоже попадёт в детектор, но за этот промежуток времени ракета успеет сдвинуться по горизонтали. Вертикальный отрезок источник-детектор успеет сдвинуться по горизонтали. То есть горизонтальная координата источника в момент излучения и горизонтальная координата детектора в момент попадания туда светового импульса будут различными. А это и означает, что для неподвижного наблюдателя импульс света движется наклонно.