Специална теория на относителността
Специалната теория на относителността (СТО) е една от фундаменталните теории във физиката. Създадена е от Алберт Айнщайн през 1905 г. като опит да се разрешат противоречията, изникващи при прилагане законите на Нютон при скорости близки до тази на светлината. СТО се основава на принципа на относителността:
Принцип на относителността
Нека си представим космонавт в открития космос, далеч от всякакви звезди и планети – сам в нищото. Той счита себе си за неподвижен, защото не усеща никакво движение. По едно време вижда в далечината друг космонавт, който се движи равномерно праволинейно към него. След няколко минути вторият космонавт задминава първия и изчезва в необятния космос.
А сега да разгледаме същата случка, но от гледната точка на втория космонавт: Той също е в открития космос, не усеща движение (или ускорение), и му се струва, че е неподвижен. По едно време вижда в далечината друг космонавт, който се доближава равномерно праволинейно към него, след няколко минути двамата се разминават и другият космонавт изчезва в необятния космос.
Това събитие изглежда по един и същи начин, независимо от гледната точка: всеки космонавт смята себе си за неподвижен, защото не усеща никакво ускорение, а приема другия за движещ се. И двамата са прави, защото във Вселената важи принципът на относителността: Всяка координатна система, която не се ускорява (т.е. не променя големината и посоката на скоростта си) може да се приеме за неподвижна. При това всички физични закони важат по един и същи начин във всяка такава координатна система.
Специална теория на относителността
Според СТО скоростта на светлината (c) е еднаква независимо от движението на наблюдателя спрямо източника на светлина. Този удивителен факт е доказван многократно с експериментални измервания, като с годините точността на уредите се е увеличавала, но скоростта на светлината винаги е била 299 792 458 m/s. Всъщност, дефиницията за метър е неразривно свързана със скоростта на светлината: 1 m е разстоянието, което светлина във вакуум изминава за 1/299 792 458 s. Скоростта на светлината е абсолютна константа на Вселената.
В ежедневието ни работим със скорости многократно по-ниски от тази на светлината, затова е трудно да разберем какво се случва при високи скорости. При ниските скорости важат законите на Нютон, но при високите се получават големи отклонения и не можем да ги прилагаме. Съществуват редица следствия от СТО.
Следствие І
Мисловен експеримент: Човек стои в средата на движещ се вагон. Точно когато влакът минава покрай друг човек на перона, той включва лампа. Човекът във вагона вижда как светлината от лампата достига едновременно вратите в двата края на вагона, понеже лампата е точно в средата. Човекът на перона обаче вижда друго – от момента на пускане на лампата до момента на достигане на светлината до задната врата влакът е изминал някакво разстояние, съответно светлината изминава по-къс път, отколкото до предната врата, която се е отдалечила. Обаче понеже скоростта на светлината е еднаква независимо от гледните точки, то излиза, че лъчът, движещ се назад, трябва да измине по-късо разстояние, т.е. достига задната врата по-рано от другия лъч. Следствие І гласи, че не винаги двама движещи се един спрямо друг наблюдатели регистрират дадено събитие по един и същи начин. Още повече, че и двамата наблюдатели са прави.
В това видео може да видите подобен на описания експеримент.
Следствие ІІ
Дефинирането на времето е трудна задача. Ще направим мисловен експеримент, при който приемаме, че времето е това, което измерва най-простият часовник – светлинния часовник. Той представлява две идеални и абсолютно успоредни огледала, закрепени на фиксирано разстояние L едно от друго, и един единствен фотон, който се отразява от огледалата със скорост c и извършва „цикли”. В нашия експеримент ще ни трябват два такива часовника – единият стои неподвижно на масата, а другият се движи равномерно праволинейно по нея. В неподвижния часовник фотонът ще се движи вертикално и за един цикъл ще изминава разстояние 2L. В подвижния часовник фотонът ще се движи диагонално и за един цикъл ще изминава по-голямо разстояние 2D (по хипотенузата; виж диаграмите). След като и в двата случая скоростта му е еднаква, то при подвижния часовник продължителността на един цикъл ще е по-голяма, т.е. времето ще тече по-бавно.
Поради принципа на относителността обаче същото ще важи и от гледна точка на подвижния часовник. За него той е неподвижен, а другия се движи и измереното време по другия часовник е забавено. Става ясно, че измерването на интервал от време зависи от относителното движение на часовника спрямо наблюдателя. Така, ако гледаме човек, движещ се спрямо нас, ще видим как времето при него тече по-бавно, как той се движи по-бавно, говори по-бавно, диша по-бавно, сърцето му бие по-бавно, но това не значи, че живее по-дълго от нас. И при нас, и при него сърцето му ще бие (средно) 2.5 милиарда пъти през целия живот.
В това видео може да видите подобен на описания експеримент.
Други следствия
Лоренцовото скъсяване – при движение на тяло спрямо неподвижен наблюдател се вижда как физическите размери на тялото намалят, т.е. тялото се скъсява. Това става само в посока на движението. Причината е неразривно свързана с горните следствия.
E = mc² – масата и енергията са свързани чрез константната скорост на светлината поради симетриите на времето и пространството.
Движение през времепространството – всички частици се движат през времепространството с постоянна скорост – скоростта на светлината.
35 бр. коментари:
Благодаря за статията :)
Не че се имам за тъп, обаче за пореден път не разбирам следствие 1
Следствие 2 като че ми е ясно :)
Нека аз да се опитам да ти обясня първото следствие, както го разбирам. Виж видеото. За "неподвижния" наблюдател е ясно - той вижда светкавиците едновременно, защото са еднакво отдалечени от него и светлината достига до него с еднаква скорост.
Не така стоят нещата, обаче, ако си в средата на влака когато удрят светкавиците. За да ги видиш, трябва светлоната от светкавиците да достигне до теб. Да, обаче ти се отдалечаваш от задната (дали се вижиш напред, сякаш "бягаш" от нея) и се приближаваш към предната. За това виждаш първо предната, после задната. Знаейки, че са се случили на равни разстояния от теб (половин влак), решаваш, че предната се е случила преди задната.
Явор добре го описа клипчето - точно това е идеята на първото следствие. А това, което е в текста е подобен експеримент, но там източникът на светлина е вътре във вагона (лампата) и е неподвижен спрямо човека вътре.
В този ред на мисли стигаме до извода че този които стои на 1 място той е правият, а Айнщайн казва че и 2-та са прави все пак.
А какво става ако светнем крушка в средата на движещият се влак и гледаме дали ще достигне едновременно до 2-та му края?
Според вас няма да стигне едновременно, а според мен ще стигне едновременно
Не, и двамата са прави. Защото човекът във влака има пълното право да твърди, че той е неподвижен, а се движи земята под него. :)
Като светнем крушката - тогава ако си във вагона ще видиш как светлината достига едновременно двата края, защото при движението на влака двата края остават на еднакво разстояние от крушката. Ако си на перона обаче ще видиш как задния край се доближава към точката, от където първоначално е тръгнала светлината, а предния край се отдалечава от тази точка, следователно светлината трябва да измине различни разстояния и ще достигне по различно време краищата на вагона. Но и двете гледни точки са правилни, защото и двамата наблюдатели могат да твърдят, че са неподвижни.
Добре де, ако си на перона ще видиш, че в 2-та края светлината не достига едновременно ли?
Макар че ... какво ще видиш докато се движи нещото не е ясно :) Щото ти виждаш със скоростта на светлината, а влака се движи със близка скорост.
Ако сложим 2 датчика от 2-та края и 2-та гледат резултатите на собствен компютър ко ще излезе?
Да, ще видиш как светлината достига първо задния край, после предния. Ако сложиш датчици е същото, защото когато датчиците отчетат пристигането на светлината, те трябва да изпратят сигнал до компютъра на перона, при което се получава разминаването (тъй като единия датчик е по-близо до компютъра от другия). Странно, но факт :)
С две неща ми е трудно да се съглася:
1. Защо скоростта на светлината остава същата, без значение дали се движим към източника или се отдалечаваме? Нали има постоянна и крайна скорост? Не намирам логиката.
2. Защо приемаме движението за относително? Това че не можем винаги да твърдим със сигурност кой спрямо кого се движи, не означава че сме в правото си да определим другия за движещ се. Звучи доста нелепо да се смята, че ние сме винаги в покой, а цялата Вселена минава покрай нас, защото това би трябвало да означава, че ако има още един наблюдател обърнат с гръб към нас, то задължително всички обекти трябва да се движат откъм гърба му. Във филмчето, което е дадено не е важно дали Земята или влакът се движат, а е важно само едно - дали влакът променя положението си спрямо двете светкавици в пространството. Ако беше налице варианта влакът да е в покой (относителен), а само Земята да се движи, то тогава права щеше да е жената във влака. Да, движението е относително, но само и само заради неспособността ни да определим кой се движи. Това не означава, обаче че и двамата наблюдатели са прави. Най-много и двмата да грешат.
Скоростта на светлината е абсолютна константа и това е факт - просто така е устроена Вселената. По-интересно е как Айнщайн е стигнал до този извод.
Преди него Джеймс Кларк Максуел извежда четири уравнения, които описват ел.магнитните вълни (каквато е и светлината). От тези четири уравнения излиза, че скоростта на светлината е ~300000 km/s. Но спрямо какво?
Уравненията на Максуел не взимат предвид каквато и да е среда, нито отправна точка. Затова Айнщайн заключава, че щом няма отправна система, значи скоростта на светлината е 300000 km/s спрямо всичко. Невероятно, нали?
И все пак скоростта на светлината е крайна скорост. Но тя не може да бъде достигната от никакво материално тяло, защото за да го ускорим до нея, трябва да му придадем безкрайно количество енергия.
Относно втория въпрос: движението е относително, защото във Вселената няма единна отправна точка, спрямо която да приемаме, че някой се движи. След като няма такава точка, значи можем да приемем всеки равномерно и праволинейно движещ се наблюдател за неподвижен. Още повече няма експеримент, който да опровергае това твърдение.
Всъщност ако следваме логиката на СТО, то във всичко описано няма нито едно противоречие.
Въпросът не е в това дали скоростта на светлината е константа, а в това че според един опит на Албърт Майкелсън и Едуард Морли, светлината не променя скоростта си в зависимост от посоката на движение на обекта, към който се приближава. Това е странно и по-скоро означава, че скоростта на светлината не е константа. Възможно е и аз да не разбирам правилно изводите от този опит, но е логично нещата да стоят така. Все едно ти караш една кола със 100 км/ч, а аз съм полицай с радар и стоя срещу теб. Това, което ще отчете радарът е точно 100 км/ч, но какво става, ако аз също тръгна със 100 км/ч срещу теб? Логично е тогава радарът да покаже 200 км/ч, но явно това не важи и за светлината. Поправи ме, ако греша, но аз така разбирам резултатите от опита на двамата учени.
А относно това, че ние не можем да намерим отправна точка... това е наш проблем. Всъщност това означава ли, че такава не съществува? Но дори и всичко казано от Айнщайн да е вярно, то щом движението е толкова относително, интересно ми е как времето се забързва или забавя? Т.е. щом всеки може да бъде неподвижен и същевременно подвижен, как се достига до извода, че един от двамата се движи по-бързо от другия? И как тогава можем да твърдим за кого времето ще тече по-бързо, примерно?
В общи линии ми е ясно, че аз не съм човекът, който в момента открива топлата вода, но скромното ми мнение е, че СТО и ОТО се базират по-скоро върху хипотези, отколкото върху факти. И само, защото не могат да бъдат опровергани за момента, се радват на такова внимание. Но пък именно заради слабостите си, те все пак остават теории и не се превръщат в закони.
Привет!
Доста заплетено положение а?
Сега ще ви пообъркам още малко.
Жоро каза -"...светлината не променя скоростта си в зависимост от посоката на движение на обекта, към който се приближава.Това е странно и по-скоро означава, че скоростта на светлината не е константа."
Ето какво. При светлинният квант нищо неможе да се промени, когато той "пътува". При скоростта на светлината времето просто не "тече", а когато времето е спряло нищо не се случва(променя)!!! Поради същата тази причина след като квант светлина се роди, той моментално се озовава на мястото на взаимодействие с материята препречваща "пътя" му, независимо на какво разстояние от източника на светлина се намира тази материя. Понятия като движение(придвижване) и светлина са напълно несъвместими според мен.
Вижте пак клипчето с двете ракети и лъчът светлина между тях.
Единственният начин да установиш(видиш) пътят на един квант светлина е като прекратиш съществуването му(в окото ти, в измервателният ти уред, все тая). Лъчът светлина излъчен от едната ракета по никакъв начин неможе да бъде наблюдаван(изследван), нито пътят му, от страничен наблюдател, защото той е насочен към другара ракета а не към страничният наблюдател. Този мислен експеримент е напълно безсмислен.
Странностите в мисленните ни експерименти идват не от това, че светлината е странна, а понеже се опитваме да и придадем свойства които са и неприсъщи, като: движение, вълна, частица(понятия с които сме свикнали да описваме макросвета от памтивека;)
Някой може ли да ми каже какво представлява "празното" пространство(вакуума) за светлината?
@ Жоро
Опитът на Майкелсън-Морли показва, че скоростта на светлината не зависи от относителната скорост между наблюдателя и източника. Не е само този опит обаче. Въобще, до ден днешен, нито един експеримент не е опровергал опитно константната скорост на светлината.
Логично е като се движиш срещу лъч светлина, то този лъч да се доближава към теб с по-висока скорост. Но спрямо какво е логично? Спрямо логиката, която сме придобили в нашия свят, където не сме се сблъсквали досега с подобни "парадокси". По същия начин - логично - са си мислели, че сме центъра на Вселената, понеже сме неподвижни. Ала не. Truth is stranger than fiction.
Нашият опит действително не може да обясни поведението на светлината. Но експериментите могат. Според тях тя се движи с постоянна скорост. А СТО обяснява как това е възможно. От СТО следват и следствия - като това за забавянето на времето. И наистина, експериментът на Keating и Hafele показва, че теорията е вярна.
-------
Другият въпрос, за отправната точка - наистина ние не можем да открием такава във Вселената. И най-простото обяснение е, че такава няма. Ако имаше отправна точка, то щеше да има значение как се движим спрямо нея. Но опитите показват, че независимо как се движим, стига да е праволинейно и равномерно, то няма експеримент, който да докаже, че се движим. Независимо в кое направление се движим, всеки път като направим експеримент, то резултатът ще бъде същия. Това е относителността.
-------
Как можем да твърдим, че за единия времто върви по-бързо, а за другия по-бавно? Това можем да твърдим само от гледна точка на неподвижния. Ако имаме двама космонавти, като всеки мисли другия за движещ се, то този, който се смята за неподвижен ще мисли, че часовникът на другия върви по-бавно. Но и двамата имат право да се смятат за неподвижни, значи и двамата ще смятат своя часовник за верен, а другия за изоставащ! Още повече, че и двамата ще са прави.
Ако се опитат да сравнят своите измервания обаче (т.е. ако единия космонавт изпрати своите измервания по радиостанцията на другия), то "парадоксът" ще рухне, понеже сигналът по радиото трябва да стигне другия космонавт с крайната скорост на светлината. Времето, необходимо на сигнала да стигне другия космонавт, е точно толкова, колкото да направи измерването на "точния" часовник изоставащо, така че измерването му да съвпадне с предположенията на СТО и да се избегне парадокса. Сигурно звучи объркващо - ако да, в следващия коментар ще го обясня пак.
Най-важното е, че не можем да твърдим кой се движи и кой е непродвижен, следователно не можем да твърдим на кой часовникът изостава, но от гледна точка на едниния космонавт часовникът на другия изостава, а от гледна точка на другия, часовникът на първия изостава.
-------
Никой не оспорва, че СТО и ОТО се базират на хипотези, но тези хипотези успяват най-точно да опишат нашата Вселена. И то не само теоретично, но и експериментално.
PS 1> Не отговорих на всичките въпроси в коментара ти, но ако има още нещо неясно (сигурен съм че има), питай. Ще се радвам поне да опитам да отговоря.
PS 2> Извинявам се за дългия коментар.
@ Росен
Според мен смесваш гледните точки: едната гледна точка е на фотона, за който наистина не съществува времето, а другата гледна точка сме ние, които можем да го видим как пътува с 300000 km/s между двете ракети.
В опита със светлинния часовник не е казано, че трябва да е само един фотон. Просто така е най-лесно да се опише. В действителност може да е лазерен лъч, какъвно можем да видим и с просто око.
Наистина може и да си прав - ние приписваме на светлината свойства, които може да са далеч от истината. Но в основата си специалната теория на относителността съдържа някаква истина, която и експериментално е доказана. Все пак едно експериментално доказателство е по-силно от която и да е теория :)
Аз не знам какво е празното пространство за светлината. Още повече, че с намесването на квантовата механика въобще изчезва идеята за празно пространство. Но ако някой може да обясни - нека заповяда :)
@Filip (:
Можеби не е тук мястото за толкова обширна дискусия. Темата става много обширна понеже аз засегнах и другата страна на същата монета, а именно квантовата страна(механика) на същият този "проблем".
Знам, че СТО не се занимава конкретно със светлината като такава, но за мен установяването на нейната същност е важно! В СТО се "жонглира" със една фундаментална константа "c" (изключително важна), която сме придобили с ПОМОЩТА на светлината. Но можем ли да наречем една цифра(константа), свойство на един обект(светлината за пример)? Константата показва пропорция, а не свойство!
Ти самият написа : "Движение през времепространството – всички частици се движат през ВРЕМЕПРОСТРАНСТВОТО с постоянна скорост"
За мен "c" е пропорцията на време-пространството. Светлината ни показва тази пропорция, но не я определя по никакъв начин.
Сега с риск да стана досаден, аз пак ще се върна към онзи експеримент със ракетите. Какво да се прави, този ми е любимият (: (: (:
Тъкмо се чудех, защо им е притрябвало на тия космически кораби да имат аеродинамична форма(винаги ги рисуват аеродинамични)? Та нали там в откритият космос няма въздух!?
И тогава си спомних, Filip, че спомена нещо за лазерен лъч и просто око. Можеби имаш в предвид лазерните лъчи в лабораторни условия(имах в предвид въздушни лабораторни условия;). Причината поради която можем да видим "пътят" на лазерен лъч в този случай е понеже част от фотоните се отразяват(разсейват) от частиците на въздуха.
А на онази анимация дори не са сложили въздух.:)
А и да имаше въздух какво? Без дори да вземам в предвид как се движи този въздух спрямо страничният наблюдател, просто ще поразсъждавам.
В окото на наблюдателят попада фотон който е бил "отразен" от частица въздух. Какъв е този отразен фотон всъщност?
Следкато знаем, че за да настъпи някаква промяна(смяна на посоката в случая) у фотона, то ходът на времето трябва да бъде възстановен. Фотонът трябва да излезе от "своята светлинна скорост" за някакъв кратък миг!
Може ли фотонът сам да инициира излизането си от "светлинна скорост"?
Ако приемем, че "c" е основната характеристика на светлината, то фотонът в онзи кратък миг на взаимодействие с материята(единственният реален момент в който съществуването му може да бъде установено), той всъщност излиза извън понятието светлина !!!
Не бих могъл да представя моята гледна точка само с няколко изречения, едва ли ще ме разберете така. Но бих се радвал ако някой иска да поразискваме повече по темата (:
Интересни въпроси, наистина. И защо да не поразсъждаваме?
Ако можеш разясни по-подробно това за скоростта на светлината - дали е свойство или пропорция - че нещо не разбрах какво имаш предвид. Не се притеснявай и да стане дълъг коментар, само първо го напиши в текстов файл, че да не се затрие докато го пускаш.
Сега за твоя любим експеримент :) Идеята за светлинния часовник се използва, защото така най-лесно може да се покаже защо времето за подвижен спрямо неподвижен наблюдател забавя своя ход. В действителност такъв часовник не съществува, а експериментът е само мисловен. Но това не го прави неверен.
Самото отразяване на фотона е интересен процес. От гледна точка на класическата физика, светлината се отразява в точка - все едно променя рязко посоката си. Но от гледна точка на квантовата електродинамика не е точно така. Накратко: фотонът първо бива погълнат от атом от отразяващата повърхност, веднага след което друг фотон бива излъчен от този атом. Като цяло това разрешава проблема с мигновенната промяна на скоростта на фотона :)
Какво ще кажете за т.нар. "червено отместване" на светлинния спектър, което се наблюдава при отдалечаващите се от нас галактики? Не се ли касае в този случай за "загуба" на скорост от "константната" светлинна скорост и тя да се окаже не толкова константна...?
Червеното отместване (redshift) се наблюдава когато източник на светлина и наблюдател се отдалечават един от друг. То обаче не е свързано със скоростта на светлината.
Светлината може да се разглежда и като вълнá, с върхове и падове. Част от характеристиките на вълната са:
● дължина - разстоянието между два върха (или пада);
● период - времето, необходимо на вълната да извърши един пълен цикъл (връх-пад-връх);
● честота - брой периоди за единица време.
Когато светлинният източник се отдалечава от наблюдателя светлинната вълна се разтяга, при което се увеличава дължината й, а честотата намалява. Така, ако става дума за видима светлина, това значи цветът й (т.е. честотата) да се премести към червения край на спектъра (ниска честота, голяма дължина).
Обратно, ако източникът се движи към наблюдателя, то светлинната вълна ще се свие и ще се види как светлината се отмества към синия край на спектъра (blueshift, висока честота, малка дължина).
И в двата случая се променят само дължината и честотата на вълната, но не и скоростта, с която тя се разпространява през пространството. Скоростта на светлината си остава константа.
(Забележка: В теорията на вълните има два вида скорости: фазова и групова. Фазовата скорост е скоростта, с която се движи една фаза на вълната (т.е. един връх например). Груповата скорост е тази, с която се движи част от вълната, която има променлива амплитуда (виж линка и анимацията там). Именно втората скорост е скоростта, с която светлината може да пренася информация и енергия, а според СТО тази скорост не може да е по-голяма от скоростта на светлината във вакуум. В същото време фазовата скорост може и да е по-голяма от скоростта на светлината, но тя не носи информация или енергия, така че не нарушава СТО.)
искам да попитам тоя футон що не си продължи надолу , след като ония се движат не трябва ли докато футона стигне до огледалото то просто да е избягало напред и и футончето да си продължи в космоса ами стават такива диалгонални движения на светлината . и друго нали е казано там за близнаците или нещо подобно че ако единия се изстреля в космоса с голяма скорост като се върне брат му ще е по млад а от нещата които прочетох излиза че всичко е относително и тоя близнак като се върне кво че му каже - абе аз май бях неподвижен и времето при теб тече6е по бавно , защо тогава си остарял ??? надявам се да ми обясните .
пс - като се върне брат му че е по стар - тоя дето е на земята
Ще обясня. Движещият се светлинен часовник не се ускорява, а се движи равномерно праволинейно. От принципа на относителността следва, че той може да се счита за неподвижен. След като е неподвижен, и тъй като фотонът се движи само перпендикулярно на огледалата, значи няма как фотонът да пропусне огледалото.
По втория въпрос: при близнаците е по-различно, защото втория близнак, който излита в космоса, първо се движи ускорително (излитането), после може да се движи равномерно, но по някое време трябва да обърне посоката си на движение (за да се върне на Земята), и накрая пак променя скоростта си при кацането. С други думи, той знае, че се движи. Усеща го така, както всеки от нас усеща как се движи асансьора - въпреки че не виждаме никакво движение вътре. След като той знае, че не се движи равномерно праволинейно, то знае също, че за него времето тече по-бавно и очаква като се върне да е по-млад от брат си. Което се и случва в действителност.
Извинявай за закъснелият оговор!
Под пропорция имам в предвид именно това, „съразмерност на частите”(отношението).
От простичкото уравнение на Айнщайн E=mc^2 виждаме, че:
c^2=E/m
Тук “c” е само една бездименсионна константа, показваща оношението между масата и енергията. Не става дума за скорост изобщо.
Както се използва и при лоренцовите преобразувания.
http://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_transform
Скорост изчисляваме като разделим изминатият път на времето за изминаването му.
v=x/t
Скоростта на светлината е числото 300000 km/s, понеже използваме тези мерни единици: километри за разстоянието и секунди за времевия отрязък.
Какво получаваме за “c” ако мерим разстоянието не в километри а в светлинни години, а времето в години вместо в секунди?
Еми получаваме, че c=1 светлинна година/година.
Знаеш, че и двете са относителни мерни единици, и зависят от отправната точка на наблюдателят.
Не е ли апсурдно да описваме „движението” именно на светлината със относителни мерни единици.
Филип каза:
„Според мен смесваш гледните точки: едната гледна точка е на фотона, за който наистина не съществува времето, а другата гледна точка сме ние, които можем да го видим как пътува с 300000 km/s между двете ракети.”
Опитвам се да избегна именно това смесване на гледните точки. И изобщо вземането на гледни точки ;) Но ти си се пооплел леко в това отношение приятелю.
Първо, трябва да уточним, че скоростта на фотона е 300000 km/s само в идеалният случай на пълен вакуум.
Освен това ако трябва да разгледаме „гледната точка” на фотона се получава така, че. За него пространството се свива в направление на неговото разпространение, такаче разстоянието което му се налага да измине, за него е нулево!!!
И в никакъв случай неможем да твърдим, че в отправната система на фотона времето е спрял. За страничният наблюдател времето на фотона е спряло, но не и за самият фотон (;
Мисля, че с това донякъде отговорих на собствения си въпрос – „Някой може ли да ми каже какво представлява "празното" пространство(вакуума) за светлината?”
Спирам до тук, че стана много късно.
Ето ви един линк.
http://webcast.berkeley.edu/course_details.php?seriesid=1906978515
Това са видеозаписи на лекции по физика от Бъркли Калифорня, професор Ричард Мюлер.
Това наистина си струва да се види.
Филип, препоръчвам ти лекциите от Tue 4/29 и Thu 5/1 –ви.
all the best
Росен, сега разбрах какво имаш предвид. Скоростта наистина е отношение - изминат път за единица време. Но не е бездименсионна величина.
c^2 = E/m -> c = sqrt(E/m)
E се мери в джаули: 1J = 1[kg].[m/s]^2
m се мери в килограми [kg]
Тогава c е sqrt([kg].[m/s]^2/[kg]) = [m/s].
c не е бездименсионна, защото дименсиите на енергията и масата не са еднакви. Вярно е, че често в уравненията се приема c=1 с цел опростяване на изчисленията, но в същността си c е скорост с дименсия [дължина]/[време].
Скоростта на светлината е интересна с това, че е абсолютния максимум, който може да се достигне само от безмасови частици. Всичко, което има ненулева маса, не може. Ако ускорим един часовник до 0.9999999999999с, то ще видим как времето му се забавя, като се доближава до безкрайност. Разбира се, от гледна точка на часовника всичко е ОК, времето си тече нормално - това е теорията на относителността.
Часовникът обаче никога няма да стане фотон и никога няма да се движи със c. Виждаме зависимостта - колкото по-бързо се движим, толкова по-бавно тече времето. Когато скоростта клони към с, времето клони към безкрайност - то се забавя. Какво става като се стигне с? Логично - времето става безкрайно. С други думи, една секунда за движещ се във вакуум фотон е безкрайно дълга.
Добре, това е от моята гледна точка. Но да не забравяме, че фотонът се движи с 300000km/s от гледната точка на абсолютно всеки! Значи и от твоята, и от на космонавта, и от гледната точка на часовника, движещ се с 0.999999999с - фотонът изглежда не остарява, при това без значение от гледната точка.
Разбира се, всичките тези разсъждения ще са безсмислени ако не ги потвърждава математиката :)
В най-скоро време ще преслушам тези две лекции. Благодаря за сайта! :)
Абсолютна ЛУД-НИ-ЦА! :)
Поздравявам Филип за търпението с което обяснява!
На мен лично, за да ми е по-ясно непрекъснато правя сравнение между експериментите при скорости по-малки от тази на светлината и при нея. Така според мен се придържам по-лесно към основната идея!
Парадокс за мене е, че Айнщаин е търсил прост, общовалиден закон с който да обясни редица наблюдаваните явления, а не е целял да обърка хора, които определено нямат желание да се движат със скорости близки до светлинната :)
След като скороста на светлината е константа 300000км/с спрямо всичко, то не би ли трябвало светлината от двете светкавици да достигне човека във влака едновременно независимо че влака се движи, точно защото спрямо него(един от всичкото) скороста на светлината е една и съща или константа и от едната светкавица, и от другата. Или пък е вярно обратното, че след като светлините от двете светкавици достигат човека във влака по различно време, то явно скоростите на тези светлини са изменени спрямо човека във влака поради неговото движение спрямо двата източника на светлини. Също така не разбирам защо след като ние хората регистрираме че нещо(например падането на светкавица) се е случило след като видим светлина от него задължително трябва да си мислим че се е случило в момента на получаване на светлинната информация от нас. Все си мисля че нещото може да се случи и преди ние да го регистрираме като го видим, но това да не значи че при нас то се е случило по късно а само че сигналът за това че се е случило да е пристигнал по - късно при нас. А това май не означава че времето където се е случило събитието върви по бързо от времето на мястото където се намираме ние(наблюдателят).
Тука нещо немога да го разбера това. То или скороста на светлината е константа спрямо всичко и клипчето с влака не е вярно или обратното. А между другото така като гледам клипчето то свойствата на разпространение на светлината ми изглежда по скоро като на звука. То вярно е заради самото обяснение ама все пак..
Привет на всички ....
Случайно попаднах на този блог докато ровех из интернет и ми се прийска да дам мнение по въпроса :)
Като начало искам да коригирам някой твърдения на автора с който не съм много много съгласен ....
цитирам(1):
"И все пак скоростта на светлината е крайна скорост. Но тя не може да бъде достигната от никакво материално тяло, защото за да го ускорим до нея, трябва да му придадем безкрайно количество енергия."
незнам дали си наясно но вселената е доказано че се разширява и че галактиките се движат като последствие от това разширяване .... знаеп ли какво се случва когато две галактики се сблъскат :)
и чувал ли си за сливането на 2 галактики и как планети и всичко от което са съставени се размятат хаотично като в "пералня"
цитат (2):
"Относно втория въпрос: движението е относително, защото във Вселената няма единна отправна точка, спрямо която да приемаме, че някой се движи. След като няма такава точка, значи можем да приемем всеки равномерно и праволинейно движещ се наблюдател за неподвижен. Още повече няма експеримент, който да опровергае това твърдение."
ако в случая става дума за светлина то източника който излъчва тази светлина се води неподвижен а не заобикалящите го (тъй като по горе обясних че вселената е в постояннен цикъл на оголемяване)това разбирасе е доста спорно... :>
но всъщност причината да пиша е малко по различна и е свързана точно със клипчето (теорията на айнщаин) с 2те ракети
та ето една моя теория за цялата работа .... (може да ви се стори малко смешна но смятам че обяснява доста неща в случая)
във всички материали който съм чел/гледал/чул на тази тема никъде не срещнах "фактор"(отправна точка или по просто казано началото на всички тези събития) всички теории се отнасят до измерване на скорости до движение до незнам си какво още не
мисля че на всекиго е ясно че щом стане въпрос за разтояние и скорост времето също играе равностойна роля в случая ...
та това което се опитвам да каже всъщност е доста просто:
ако се замислим и приемем "теорията за големия взрив" като основа за създаването на вселената
и приложим фактите че вселената расте и то не равномерно а засилващо се (все едно сте настъпали ламборджини по магистрала и скороста се покачва с няколко думи казано на прост език)
не е ли възможно всъщност времето да е факторът който кара вселената да расте (пак обяснявам простичко колкото по дърта става вселената толкова по голяма)и не мислители че точно това е отговорът на доста въпроси който стоят без отговор от години :) никъде в интернет не срещнах пак да подчертая нещо написано по този въпрос .... (и все пак лично мнение)
благодаря за тези който ме изтърпяха
П.С.
на дали някога ще мога да видя дали някой е отговорил на въпроситеми (макар че бяха риторични) тъй като както обясних съвсем случайно попаднах на блога ... но все пак благодаря ако някой отговори
Пространство, Скорост, Време, Енергия, Маса, Импулс, Електричество и Магнетизъм, Гравитация....Май това е всичко около което се "върти" вселената!!!
Ако съм изпуснал нещо, моля поправете!
Ако имате face book моля напишете си ги, така ще улесним комуникацията си!
icasso69@gmail.com
А защо това място замря, м/у другото:))?? Викам си, айде да продължи, айде - ама не.
Saty, мястото изглежда замряло, защото не пиша нови неща. Понякога отговарям на коментари, стига да имам време. В бъдеще може отново да пускам нещо тук. Поздрави и мерси, че се отбиваш.
МanovaLL .... по въпроса за това, че самото време кара Вселената да се разширява...... значи гледал съм филма "Кратка история на времето" от Стивън Хокинг и той там излага тази идея (и е твърдо убеден в нея), като възлага на един от студентите му да я "облече в математика". След дълги разправии между двамата (понеже Хокинг не обича да губи) студентът му доказва, че не е така.
Искам да поставя един въпрос-теза-главоблъсканица-задачка-закачка, относно изкривяването на пространство-времето, на който предполагам, че знам отговора, но искам да чуя и други мнения.
Постановката е следната. Намираме се някъде в необятния космос и имаме три метеорита подредени в линия на равни разтояния един от друг, да ги кръстим A,B и C. Нека от гледна точка на В другите два са се движдат със скоростта на светлината към него.... от това би следвало, че А и С ще ударят В в един и същи момент.
Как изглежда обаче постановката от гледна точка на А. В този случай С е 2 пъти по-далеч от В. Според СТО обаче, спрямо всяка отправна система телата неможе да се движат по-бързо от скоростта на светлината. Така че спрямо А, В и С се движат със скоростта на светлината и тогава би трябвало С да удари А 2 пъти по-късно от В спрямо началная момент,а тогава А и В не биха били на това място, защото вече са се отклонили от първинчалните си траектории, т.е. С няма да ги удари. Възможно ли е наистина да се случат и двата резултата? Най-лесно е да се каже че пространство-времето се изкривява и накрая пак ще се ударят в един и същ момент. На мен ми беше доста трудно да си представя как трябва да се изкриви това пространство-време, че метеоритите да се ударят в един момент. Всъщност то трябва да се изкриви по различен начин за В и за С.... т.е. В не се влияе от изкривеното пространство между А и С, макар че се намира в него. Тогава дали кривината на пространство-времето също е относителна или проблема е другаде.
заб: След като метеоритите се движат със скоростта на светлината би следвало да нямат маса. Понеже това не е така, може да се приеме, че те са фотони, или че се движат със 99.9999999% от нейната скорост.Проблема остава същия.
5ко, ще се ударят по едно и също време. За всеки един от астероидите другите 2 се движат със скоростта на светлината към него. Парадокса идва ако го гледаш описан в 3-измерното пространство ползвайки абсолютно време, което както знаем е илюзия. Погледнато в пространство-времето при тези скорости за които говориш изглежда все едно А, В и С се движат със скоростта на светлината по 3-те оси на 3-измерна координатна система към центъра й - което е и точката на сблъсъка.
Здравейте на всички.
Не разбирам експеримента с ракетите. От гледна точка на страничен наблюдател, фотонът освен че извършва движение нагоре-надолу, той се движи и заедно с ракетите. От тяхна гледна точка обаче, движението е само перпендикулярно на ракетите. Поправете ме, но мисля, че по този начин фотонът трябва да "изостане" от ракетите.
Не ми е ясно също как този фотон след като е изстрелян перпендикулярно на другата ракета, променя ъгъла на движение, спрямо двете ракети?
Знам, че не се изразявам като хората, но се надявам да ми разберете въпросите.
Интересна темичка...
да ви питам ами ако може да остановим че се движим праволинейно и равномерно...
всичко отива :)...
gitzar спрямо какво се движиш? В това е същността на теорията. Движението/скоростта е винаги спрямо друг обект. Например автомобил се движи спрямо земната повърхност със скорост V1 (напр. 60км/ч), спрямо друг автомобил който изпреварва със скорост V2 (напр. 10км/ч) и спрямо автомобил, който с който се разминава със скорост V3 (напр. 120км/ч). Е коя от тези скорости е реалната? Повечето хора биха казали, че реалната скорост е V1 - спрямо земната повърхност. Това е така, защото възприемаме подсъзнателно земната повърхност като нещо неизменно, абсолютно и неподвижно. За това мерим скоростта на обектите спрямо нея. Във Вселената обаче няма такава отправна точка, спрямо която да замерваш скоростите. За това и правилния отговор на горния въпрос е че и 3-те (V1, V2 и V3) скорости са реални в зависимост от наблюдателя. Което автоматично отговаря и на твоя въпрос.
Публикуване на коментар