Dlaczego światło zawsze porusza się po linii prostej?
On 31 grudnia, 2020 by adminBez względu na to, czy światło w ramce jest włączone, zawsze porusza się ono po linii prostej. Dlaczego? Nie wydaje mi się to czymś, co koniecznie powinno być prawdą. Jeśli ktoś biegnie do przodu i wysyła coś prostopadłego do jego ruchu, dlaczego miałby nadal poruszać się z nimi do przodu – nie przenosi prędkości źródła.
Komentarze
- Ale niesie ze sobą prędkość źródła, czy kiedykolwiek szedłeś naprzód, rzucając piłkę w powietrze?
- Inną rzeczą jest to, że światło wymaga szczególnej teorii względności, a także ma takie właściwości jak pęd, nawet gdy jest bezmasowe.
- Drogi Tony – wierzę, że większość tego, czego potrzebujesz, można przeczytać w Feynmann " QED: Dziwna teoria światła i materii ". Jak mówi Dan, szczególna teoria względności opisuje dodawanie prędkości i " jak światło wygląda " z różnych względnie poruszających się klatek. Praktycznie wyjaśnienie na co dzień: nawet przy teorii względności Galileusza (" codziennie " vec lub dodawanie prędkości) coś, co leci prosto ze stałą prędkością w jednej klatce, jest nadal proste w każdej innej klatce poruszającej się ze stałą prędkością względem Ciebie. A dla ramy, która jest nieruchoma względem Ciebie, możesz pomyśleć o argumencie symetrii …
- tj. … jeśli świecisz światłem w jednym kierunku, dlaczego miałoby się zginać? Może to zrobić (i rzeczywiście tak jest) tylko wtedy, gdy występuje asymetria w przestrzeni. Skieruj więc wiązkę lasera w suche powietrze w pogodny dzień – idzie prosto, ponieważ właściwości ' próżni (suche powietrze o jednolitej temperaturze są prawie takie same) nie ' nie mają żadnych nierówności ani nierówności – ale skieruj je w stronę gorącej drogi, a zakręci w górę: droga ' ogrzewa powietrze nad nią sprawia, że prędkość światła zależy od pozycji, a symetria jest złamana.
- @Tony Podpowiedź: Dlaczego wiązka pozioma w ramie poziomej jest pochylona pod kątem w obróconej ramie odniesienia, aby dostosować się do przechylenie głowy?
Odpowiedz
Wszystko porusza się w geodezji, jeśli nie działa na nie siła inna niż grawitacja – to jest aksjomat ogólnej teorii względności (równanie geodezyjne). Geodezja to linie proste w przypadku braku grawitacji – jest to część innego aksjomatu ogólnej teorii względności (działanie Einsteina-Hilberta, EFE lub cokolwiek innego).
Światło nie oddziałuje zbytnio ze wszystkim , z wyjątkiem dość słabo działającego grawitacji i kilku różnych wzorów rozpraszania, takich jak te, które pozwalają faktycznie widzieć rzeczy, ale są one dość spiczaste (odbicie, załamanie itp. – ścieżki są spiczaste, o ile granica rozpraszania jest ostra ), więc nadal widzisz kilka prostych linii.
Komentarze
- @ Dimension1n0: That ' nie piszemy, grawitacja nie powinna być ' uwzględniana. Rzeczy (także światło), na które wpływa tylko grawitacja, będą miały geodezyjne linie świata.
Odpowiedź
Jest to aksjomat ogólnej teorii względności. Podstawowe założenie. Bardziej trafnym stwierdzeniem byłoby, że światło zawsze przemieszcza się po geodezyjnej czasoprzestrzeni. klasyczna reklama dition prędkości w meachanice newtonowskiej nie działa w zależności (światło jest najbardziej ekstremalnym przypadkiem). To jest źródło wszystkich dziwnych rzeczy w teorii względności
Odpowiedź
Prostość promieni świetlnych wynika z konstruktywnej interferencji fal, która w przybliżeniu podążać najkrótszą ścieżką (lub bardziej ogólnie ścieżką ekstremalną).
Wokół ścieżki ekstremalnej pochodna długości ścieżki z wariacjami ścieżki wynosi 0. Dlatego w przybliżeniu wszystkie ścieżki ekstremalne mają tę samą długość, a zatem ta sama faza powodująca, że podążające za nimi fale zakłócają konstruktywnie. Ścieżki wokół nie-ekstremalnych ścieżek zakłócają się destrukcyjnie, a podążające za nimi fale znoszą się. To wyjaśnienie odnosi się klasycznie do pola EM i równania Maxwella lub mechaniki kwantowej do pola amplitud. To jest również wyjaśnienie zasady Huygena.
Feynman szczegółowo wyjaśnia to w QED, dziwnej teorii światła i materii , a także w swoich notatkach do wykładów i w innych miejscach.
Dokładne stwierdzenie powinno być takie, że światło w wolnej przestrzeni porusza się po liniach prostych i ze stałą prędkością w inercjalnych układach odniesienia. Nie porusza się po liniach prostych ani ze stałą prędkością w przyspieszających układach odniesienia lub w niejednorodnych media.
Fakt, że prędkość światła jest niezależna od prędkości obserwatora, jest efektem relatywistycznym. Formalnie jest to postulat szczególnej teorii względności.
W ogólnej teorii względności światło podąża za geodezją w odniesieniu do metryki czasoprzestrzeni.
Dodaj komentarz