Hvorfor bevæger lys altid sig i en lige linje?
On december 31, 2020 by adminUanset rammelyset er i, bevæger det sig altid i en lige linje i den ramme. Hvorfor det? Det virker ikke som noget for mig, der nødvendigvis burde være sandt. Hvis nogen løber fremad og sender noget vinkelret på deres bevægelse, hvorfor vil det fortsætte med at bevæge sig fremad med dem – det bærer ikke kildens hastighed.
Kommentarer
- Men det bærer kildernes hastighed. Har du nogensinde gået fremad mens du kastede en kugle i luften?
- En anden ting er, at lys kræver særlig relativitet, og det har også egenskaber som momentum, selv mens det er masseløst.
- Kære Tony – Jeg tror, det meste af det, du har brug for, kan læses i Feynmann " QED: The Strange Theory of Light and Matter ". Som Dan siger, beskriver den særlige relativitetstilsætning tilføjelsen af hastigheder og " hvordan lys ser ud " fra forskellige relativt bevægelige rammer. For en virkelig dagligdagse forklaring: selv med galilensk relativitet (" hverdag " vec for tilføjelse af hastigheder) noget, der går lige med en konstant hastighed i en ramme, fortsætter stadig i enhver anden ramme, der bevæger sig med konstant hastighed i forhold til dig. Og for den ramme, der er stationær i forhold til dig, kan du tænke på et symmetriargument …
- dvs. … hvis du skinner et lys i en retning, hvorfor skulle det så bøjes? Det kan kun gøre det (og faktisk gøre det), hvis der er en vis asymmetri i rummet. Peg en laserstråle i tør luft på en klar dag – den går lige, fordi vakuumet ' s egenskaber (tør, ensartet temperaturluft er næsten den samme) don ' har ingen skævhed eller ujævnheder i dem – men peg den mod en varm vej, og den vil bøje opad: vejen ' s opvarmning af luften over den gør lysets hastighed afhængig af position, og symmetrien er brudt.
- @Tony Tip: Hvorfor er en plan bjælke i en vandret ramme skæv i en vinkel i en roteret referenceramme, bare for at rumme den vippe dit hoved?
Svar
Alt bevæger sig i geodesik, hvis det ikke påvirkes af en anden kraft end tyngdekraften – dette er et aksiom for generel relativitet (den geodesiske ligning). Geodesik er lige linier i fravær af tyngdekraften – dette er en del af den øvrige aksiom for generel relativitet (Einstein-Hilbert-handlingen eller EFE eller hvad som helst).
Lys interagerer ikke meget med alt bortset fra ganske svagt med tyngdekraften og med nogle forskellige spredningsmønstre, som dem der giver dig mulighed for rent faktisk at se ting, men de er ret spidse (refleksion, brydning osv. – stierne er spidse så længe spredningsgrænsen er skarp ), så du stadig ser en flok lige linjer.
Kommentarer
- @ Dimension1n0: At ' skriver ikke, tyngdekraften bør ikke være '. Ting (også lys), der kun påvirkes af tyngdekraften, vil have geodetiske verdenslinjer.
Svar
Det er et aksiom for generel relativitet. En grundlæggende antagelse. En mere nøjagtig erklæring ville være, at lys altid bevæger sig langs en geodesik i rumtiden. klassisk annonce Dition af hastigheder i newtonske mekanikere virker ikke inrelativitet (lys er det mest ekstreme tilfælde). Det er kilden til alle underlige ting i relativitet
Svar
Lysstrålernes ligehed følger af konstruktiv interferens af bølger, der ca. følg den korteste sti (eller mere generelt en ekstrem sti).
Rundt om den ekstreme sti er afledningen af stivelængden wrt variationer af stien 0. Derfor har ca. ekstreme stier alle samme længde og dermed samme fase gør bølger efter dem interfererer konstruktivt. Stier omkring ikke-ekstrem sti forstyrrer destruktivt, og bølger, der følger dem, annulleres. Denne forklaring gælder klassisk for EM-feltet og Maxwell-ligningen eller kvantemekanisk for amplitudefeltet. Dette er også forklaringen på Huygens princip.
Feynman giver en detaljeret forklaring på dette i QED, den mærkelige teori om lys og stof samt i hans forelæsningsnotater og andre steder.
Den nøjagtige udsagn skal være, at lys i frit rum bevæger sig i lige linjer og konstant hastighed med inertiale referencerammer. Det bevæger sig ikke i lige linjer eller konstant hastighed i accelererende referencerammer eller i ikke-homogen medier.
Det faktum, at lysets hastighed er uafhængig af observatørens hastighed, er en relativistisk effekt. Formelt er det et postulat med særlig relativitet.
Generelt følger relativitetslyset geodesik med rumtidsmåling.
Skriv et svar