¿Por qué la luz siempre viaja en línea recta?
On diciembre 31, 2020 by adminNo importa en qué marco esté la luz, siempre se mueve en línea recta en ese marco. ¿Porqué es eso? No me parece algo que deba ser necesariamente cierto. Si alguien corre hacia adelante y envía algo perpendicular a su movimiento, ¿por qué continuaría avanzando con ellos? No lleva la velocidad de la fuente.
Comentarios
- Pero sí lleva la velocidad de la fuente, ¿alguna vez has caminado hacia adelante mientras lanzas una pelota al aire?
- Otra cosa es que la luz requiere una relatividad especial, y también tiene propiedades como el impulso, incluso cuando no tiene masa.
- Estimado Tony: Creo que la mayor parte de lo que necesita se puede leer en Feynmann " QED: La extraña teoría de la luz y la materia ". Como dice Dan, la relatividad especial describe la suma de velocidades y " cómo se ve la luz " desde diferentes marcos relativamente en movimiento. Para una explicación realmente cotidiana: incluso con la relatividad galileana (" todos los días " vec para la suma de velocidades) algo que va recto a una velocidad constante en un fotograma todavía va directo en cualquier otro fotograma que se mueve a una velocidad constante en relación con usted. Y para el marco que es estacionario en relación con usted, puede pensar en un argumento de simetría …
- es decir, … si haces brillar una luz en una dirección, ¿por qué se doblaría? Solo puede hacerlo (y de hecho lo hace) si hay alguna asimetría en el espacio. Por lo tanto, apunte un rayo láser al aire seco en un día despejado; va directamente porque las propiedades ' del vacío (el aire seco y a temperatura uniforme es casi igual) don ' no tienen desniveles ni protuberancias, pero apúntelo hacia una carretera caliente y se doblará hacia arriba: la carretera ' s calienta el aire sobre ella hace que la velocidad de la luz dependa de la posición, y la simetría se rompe.
- @Tony Sugerencia: ¿Por qué un rayo nivelado en un marco horizontal está sesgado en un ángulo en un marco de referencia girado, solo para adaptarse a la ¿Inclinación de la cabeza?
Respuesta
Todo se mueve en las geodésicas si no actúa sobre él una fuerza que no sea la gravedad – este es un axioma de la relatividad general (la ecuación geodésica). Las geodésicas son líneas rectas en ausencia de gravedad; esto es parte del otro axioma de la relatividad general (la acción de Einstein-Hilbert, o la EFE o lo que sea).
La luz no interactúa mucho con todo , excepto bastante débilmente con la gravedad, y con algunos patrones de dispersión variados, como los que le permiten ver las cosas, pero son bastante puntiagudos (reflexión, refracción, etc.) los caminos son puntiagudos siempre que el límite de dispersión sea nítido ), por lo que sigue viendo un montón de líneas rectas.
Comentarios
- @ Dimension1n0: Eso ' s no escribe, la gravedad no debe ' t incluirse. Las cosas (también la luz) que están influenciadas solo por la gravedad tendrán líneas geodésicas del mundo.
Respuesta
Es un axioma de la relatividad general. Una suposición básica. Una afirmación más precisa sería que la luz siempre viaja a lo largo de una geodésica del espacio-tiempo. anuncio clásico La diferenciación de velocidades en la mecánica newtoniana no funciona en la relatividad (la luz es el caso más extremo). Esa es la fuente de todas las cosas raras en la relatividad
Respuesta
La rectitud de los rayos de luz se deriva de la interferencia constructiva de ondas que aproximadamente seguir la ruta más corta (o más generalmente una ruta extrema).
Alrededor de la ruta extrema, la derivada de la longitud de la ruta con variaciones de la ruta es 0. Por lo tanto, todas las rutas extremas aproximadamente tienen la misma longitud y, por lo tanto, la misma fase haciendo olas que los siguen interfieren constructivamente. Los caminos alrededor de los caminos no extremos interfieren destructivamente y las ondas que los siguen se cancelan. Esta explicación se aplica clásicamente al campo EM y la ecuación de Maxwell, o mecánicamente cuántica al campo de amplitudes. Esta es también la explicación del principio de Huygen.
Feynman da una explicación detallada de esto en QED, la extraña teoría de la luz y la materia , así como en sus notas de clase y otros lugares.
La afirmación precisa debe ser que la luz en el espacio libre se mueve en líneas rectas y velocidad constante con marcos de referencia inerciales. No se mueve en líneas rectas o velocidad constante en marcos de referencia acelerados o en marcos de referencia no homogéneos media.
El hecho de que la velocidad de la luz sea independiente de la velocidad del observador es un efecto relativista. Formalmente es un postulado de la relatividad especial.
En la relatividad general, la luz sigue a las geodésicas con la métrica del espacio-tiempo.
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