Скорость света, (тема разделена) Опции

[danis]

Драсти! помогите мне пож-ста разобраться в одной теор. задачке...

знач, так: Если машина будет двигаться со скоростью света, и если она включит свет, то что произойдет со светом?

заранее спасиба![color=#3333FF]

[volvo]

Во-первых, не надо задавать вопросы в чужие темы...

А во-вторых... Ну, и что будет со светом? Ты формулу сложения релятивистских скоростей знаешь?

[danis]

нет, не знаю...и потом, это можно объяснить и без каких либо расчетов(по крайней мере, мне так сказали)

[volvo]

Читай:
Как надо складывать скорости

[Lapp]

Если машина будет двигаться со скоростью света, и если она включит свет, то что произойдет со светом?

Строго говря, машина не может двигаться со скоростью света. Фотоны - могут, т.к. их масса покоя равна нулю. А любое тело с неравной нулю массой покоя - не может, т.к. его масса должна быть равна бесконечности при этом. Но вопрос все же имеет смысл, если сказать "почти со скоростью света" - типа 0.99с или 0.999999с ..

Ответ на этот вопрос такой: свет от машины будет распространяться со скоростью c=300000 км/сек. Это верно как с точки зрения тех, кто находится в машине, так и тех, кто стоит на тротуаре, а также тех, кто едет во встречной машине с такой же скоростью. Это кажется совершенно невозможным, но это так. Ключ к решению этого "парадокса" лежит в относительности одновременности событий. Иначе говоря два события, которые одному наблюдателю кажутся одновременными, для другого (движущегося) наблюдателя произойдут в разные моменты времени. Слово "кажутся" тут не имеет отношения к чувственным иллюзиям, этот факт можно измерить часами. Соответственно, часы в разных (движущихся) системах идут по-разному. Опять же - это не иллюзия и не трюк: один человек проживет гораздо дольше другого, летая в ракете с высокой скоростью (это т.н. парадокс близнецов). Да и не только человек - время жизни (распада) частиц, движущихся с высокими скоростями, больше их нормального вермени жизни - и это уже не умозрительные рассуждения, а экспериментальный факт.

О Специальной Теории Относительности можно говорить долго, очень долго. Ты прочти ссылку, которую дал volvo, а потом спрашивай, что осталось непонятным.

[Lapp]

Раз автор темы молчит и ничего не спрашивает - видимо, ему все стало понятно.
Ну, а лично меня эти вопросы мучат всю жизнь (ну, почти ) и полной ясности пока не видать.. Я добавлю тут некоторый материал по теме (флудить и модераторам негоже ). Само название темы мне очень импонирует (volvo, respect! ).

Вчера читал статью в последнем номере Scientific American. Статья про RHIC (произносится РИК), Relativistic Heavy Ion Collider, который начал работать в 2000 г. в Long Island, штат New York. Образно выражаясь, он двигает человечество вперед, показывая прошлое . А именно, он позволяет экспериментально создать условия, которые существовали примерно в первые микросекунды (!) Большого Взрыва. В это время не было не то, что атомов, или хотя бы их ядер - не было даже протонов и нейтронов - кварки жили сами по себе в глюонном растворе..

Основное отличие этого коллайдера от других в том, что он сталкивает не отдельные частицы (типа протоны), а целые ядра довольно тяжелых элементов (в частности, золота). Благодаря этому, создается очень малый объем с безумно высокой температурой - триллионы (~5*10^12) градусов, в миллионы раз больше, чем в центре Солнца. Конечно, на очень короткое время, но есть доказательства, что кварки действительно высвобождаются из конфайнмента (эффект возрастания притяжения кварков в протоне с расстоянием, делающий невозможным разбиение протона на кварки) и живот самостоятельно, хотя и все равно не имеют возможности убежать из-за чудовищной плотности. Там употреблено такое сравнение: узники все сразу убежали из тюремных камер, но остались в тюремном дворе, не имея возможности бежать дальше, так как толпа получилась очень тесная..

Пресказывать статью я тут не буду, это предмет все же другой темы, так что считайте все, написанное выше, преамбулой. А теперь перехожу к вопросу, который меня заставил вспомнить об этом треде..
Ускоритель этот работает на встречных пучках. Это значительно увеличивает эффективность, так как энергия не тратится на кинетическую энергию движения продуктов реакции как целого. С этим все ясно (достаточно сравнить соударение машины со стоящей машиной и с машиной, двигающейся навстречу ). Но оказывается, что есть еще один интересный эффект, который влияет на соударение. К счастью, как это далеко не всегда бывает, эффект положительный (в смысле достижения поставленной цели).

В предыдущем посте я описал некоторые интересные факты, происходящие с временем при движении с высокими скоростями. Но суть СТО (Специальная Теория Относительности, © А.Эйнштейн) в том и состоит, что пространство и время оказываются увязаны в тесные соотношения. Так что изменяется не только течение времени, но и пространственные координаты. Выражаясь конкретнее, движущийся с большой скоростью объект сжимается (с точки зрения неподвижного наблюдателя) в направлении, параллельном скорости. Сжатие это сначала незначительное, но длина объекта стремится к нулю по мере приближения скорости объекта к скорости света. Формула этого сжатия (Лоренцево сокращение) такова:

l = l0*Sqrt(1-v^2/c^2)

где l0 - длина предмета в покое, а v - скорость его движения.
Так вот, суть в том, что ядро (золота) после разгона сжимается и с точки зрения неподвижного наблюдателя представляет собой некий блин, летящий своей плоскостью перпендикулярно скорости. Соответственно, точно такой же "золотой блин" летит ему навстречу. И когда эти два блина сталкиваются, общий объем занимаемого ими пространства получается гораздо меньше того, что получился бы при столкновении двух шаров! Таким образом плотность результирующей каши (даже плазмой не назовешь ) увеличивается. Ну, не класс, а??

Сначала я не очень поверил в это (много случаев, когда автор статьи - корреспондент - плетет чушь). Но автор этой статьи (как это и принято в этом уважаемом журнале) - не корреспондент, а ученый.. После некоторого размышления, я пришел к выводу, что эффект действительно должен быть, хотя его картина не столь проста.. Нужно учитывать еще и время реакции, которое тоже подвержено аналогичным преобразованиям. Короче, есть, над чем еще подумать. Чтобы продемонстрировать некоторые аспекты этой проблемы, я приведу тут задачку, которую помню еще со школы, а вы ее порешайте .

Задача из класса "парадоксов".
Представим себе тонкую плоскость, а в ней круглое отверстие диаметром D. Еще есть тонкий стержень длиной L, причем L немного больше D. Стержень расположен параллельно плоскости, поворачивать его нельзя. Конечно, просунуть его в отверствие при таких условиях не удается. Тогда поступаем следующим образом..
Разгоняем стержень вдоль плоскости до достаточно большой скорости - так, чтобы его длина сократилась до размера, меньшего D. Затем придаем ему небольшую скорость по направлению к плоскости. Подгадываем момент так, чтобы он подошел к плоскости, как раз пролетая мимо отверствия. Поскольку его длина теперь меньше диаметра - он пройдет в отверстие.
Таким образом - налицо парадокс. Мы протащили черта через игольное ушко. Так ли это на самом деле?

Сообщение отредактировано: lapp - 25.05.2006 7:01

[Bokul]

Так ли это на самом деле?

Ну если такой вопрос поставлен, то скорее всего нет...

Мои розмышления:

движущийся с большой скоростью объект сжимается (с точки зрения неподвижного наблюдателя)

Относительно плоскости стержень сократится в розмерах, но и относительно стержня отверствие будет
иметь такую самую скорость (только направленую в другом направлении), а значит и оно (относительно стержня) тоже сократится в размерах.

Сообщение отредактировано: Bokul - 19.05.2006 8:41

[Lapp]

Ну если такой вопрос поставлен, то скорее всего нет...

Ход мысли ясен . Да, стержень, конечно, не пролезет. Иначе он с точки зрения двух разных наблюдателей в результате оказался бы по разные стороны плоскости, что против здравого смысла (которого нужно всегда стараться придерживаться ). Более того, ... впрочем, об этом чуть ниже.

Относительно плоскости стержень сократится в розмерах, но и относительно стержня отверствие будет
иметь такую самую скорость (только направленую в другом направлении), а значит и он тоже сократится в
размерах.

Нет, перейдя в некоторую систему отсчета, нужно в ней и оставаться и все вычисления производить в ней. Вспомни обычную физику - все значения скоростей (размеры там не меняются, слава Богу) нужно брать в выбранной системе отсчета! Вот и здесь: наблюдатель стоит, стержень летит. Стержень сжат (хотя с точки зрения Бэтмена, сидящего на нем верхом - вовсе нет!). Дырка осталась прежних размеров. Так что все пока правильно: размер стержня действительно меньше размера дыры. И раз уж мы знаем ответ, то поставим вопрос иначе: почему он все-таки не пролезет?

А вот (продолжаю начатое выше рассуждение) если перейти в систему отсчета стержня и посмотреть глазами Бэтмена, то не стержень, а именно дырка уменьшится в размере! И когда мы начнем тихонько толкать стержень (маленький, с нашей позиции) к дырке, у бедного Бэтмена помутится рассудок, и он заорет: "АААаааааа!! НЕ НАДАААААА!"...

Сообщение отредактировано: lapp - 19.05.2006 8:22

[Dr.Bugy]

С точки зрения Бэтмена дырка уменьшится, а с точки зрения наблюдателя стержень.
А на самом деле то что-то изменится в размерах или нет?

[Lapp]

С точки зрения Бэтмена дырка уменьшится, а с точки зрения наблюдателя стержень.
А на самом деле то что-то изменится в размерах или нет?

Это все происходит на самом деле. Попробуй сравнить твой вопрос с таким:
С точки зрения стоящего человека скорость полета птицы одна, с точки зрения едущего в машине человека - другая - а какая же она на самом деле?
В обычной (Галилеево-Ньютоновой) механике относительна скорость. А в Эйнштейновой - не только скорость. Но это все не менее реально. Правда, есть одно особенное, выделенное положение - это когда тело покоится в системе координат. Тогда размер тела максимальный. Во всех остальных системах он меньше. Но не менее реальный. Это, кстати, подтверждается данными из той статьи, про которую я говорил.

Иначе говоря, хоть скорость стенки и нулевая, удариться об нее лбом не так приятно. Ее относительная скорость (относительно бегущего к ней человека) вполне реальна .

[Dr.Bugy]

2lapp Не совсем понял, ведь если:

С точки зрения стоящего человека скорость полета птицы одна, с точки зрения едущего в машине человека - другая - а какая же она на самом деле?

На самом деле скорость птици неизменна, она как литела так и летит, просто если человек едит в машине его скорость приближается к скорости птици и ему кажется скорость полёта птици меньшей нежели человеку прости стоящему. Так это понимаю я.
Ладно, наворное не дорос ещё до таких заумных вещей, как будет время прочитаю предложенную вами статью, может разберусь.

[Lapp]

На самом деле скорость птици неизменна, она как литела так и летит, просто если человек едит в машине его скорость приближается к скорости птици и ему кажется скорость полёта птици меньшей нежели человеку прости стоящему.

Это не кажимость. Просто тебе естественно считать землю выделенной ситемой и скорость птицы измерять отностительно нее. Но на самом деле все системы отсчета эквивалентны (и это первым сказал не Эйнштейн, а Галилей). Постарайся понять, что у скорости нет абсолютного значения. Проникнись этой идеей. Само понятие скорости существует только в некоторой системе отсчета - его нет без нее! И все скорости в разных системах отсчета одинаково значимы, среди них нету главной.

Ладно, наворное не дорос ещё до таких заумных вещей, как будет время прочитаю предложенную вами статью, может разберусь.

Забавно рассуждаешь.. Это отговорка, и не более того, и я не понимаю, зачем тебе отговорки перед самим собой . Если есть интерес - спрашивай, ищи ответы..
Та статья - я уже говорил, она вообще-то на другую тему, и там нет никаких объяснений. Только результаты экспериментов и попытка их интерпретации. Тебе бы лучше почитать что-то по СТО.. Есть очень много хороших книг, разного уровня, с примерами и рассуждениями. Среди них есть более физичные и с упором на матекатику - и тот и другой подход желательно освоить. Ведь все это есть не что иное как геметрия в Римановом пространстве. И вообще физика и математика смыкаются - чем дальше, тем больше..

А задача пока остается нерешенной. Господа, шевелите мозгами! . Может, я запугал вас заумными рассуждениями?.. Там все просто. Достаточно взять лист бумаги, карандаш и присесть к столу минут на пять-десять..

[Bokul]

Есть очень много хороших книг, разного уровня, с примерами и рассуждениями.

Можеш посоветовать?
Только не слишком сильного уровня, без высшей математики, более физического наклона...

[Lapp]

Только не слишком сильного уровня, без высшей математики, более физического наклона...

Хорошая книга, которую прочло не одно поколение уже:
Мартин Гарднер, "Теория относительности для миллионов" (Martin Gardner, "Relativity Simply Explained").
Она написана в шутливом тоне, очень популярно. Никак нельзя рассматривать ее как учебное пособие, но для первого ознакомления - в самый раз.
Боюсь, на русском не купишь - она давно не издавалась (с конца 60-х), а на английском легко купить (скажем, на Amazon'е).
Конечно, есть еще много хороших книг по этому вопросу, но сейчас не упомню.. Может, потом, по ходу дела

[Dr.Bugy]

Забавно рассуждаешь.. Это отговорка, и не более того, и я не понимаю, зачем тебе отговорки перед самим собой .

Отговорка затем, что просто слишком много иформации, както, низнаю, всё сразу не влезает чтоли . Сейчас упорно изучаю различные аспекты создания компиляторов, сопутно заинтересовался и многими другими языками программирования, плюс, учёба часть ресурсов отнимает.

Если есть интерес - спрашивай, ищи ответы..

Инетерес есть, ни могли сказать,пожалуйста, что такое Риманово пространство ?

З.Ы.: теперь понял, про разные точки зрения, скорости и размеры.

Сообщение отредактировано: Dr.Bugy - 22.05.2006 21:42

[Lapp]

Инетерес есть, ни могли сказать,пожалуйста, что такое Риманово пространство ?

Пожалуй, с Римановой геометрией я немного переборщил (или поспешил).. Она представляет собой более общий случай и имеет дело с пространствами переменной кривизны. Тем самым она имеет непосредственное отношение к ОТО, Общей Теории Относительности, которая является вторым детищем Эйнштейна и служит базой нынешней теории гравитации.

Для СТО более важной является так называемая геометрия Минковского, геометрия четырехмерного пространства-времени с определенным образом заданной метрикой (расстоянием между точками). Также непосредственное отношение к СТО имеет геометрия Лобачевского, которая была развита гораздо раньше (в первой половине XIXв) как совершенно абстрактный предмет - и лишь потом выяснилось, что она описывает геометрию пространства скоростей СТО. После ознакомления с основными принципами СТО в пространстве Минковского очень рекомендую проследить законы геометрии Лобачевского. К сожалению, не могу рекомендовать конкретной литературы... Если получится, можно попробовать потихоньку (если меня будут подталкивать) развивать эту тему здесь..

Ну, кто имеет соображения по задаче про стержень и дырку? Повторяю, ничего сложного в ней нет. Хороший рисунок все решает.

[Dr.Bugy]

2lapp
Мне это очень интерсно, ведь, ещё год (да что там и месяц) назад я и подумать не мог, что такими вещами заинетересуюсь, неожиданно для себя, ТО оказалась довольно увлекательна! Короче я на все 100% за развитие темы!!!
У меня появилось несколько впросов.
1. Вы писали:

летящий своей плоскостью перпендикулярно скорости.

Как плоскость может быть перпендикулярна скорости?
2. Не могли бы рассказать, что такое... ну в общем всё (кроме СТО) из предидущего поста?

Сообщение отредактировано: Dr.Bugy - 23.05.2006 21:04

[Lapp]

оказалась довольно увлекательна!

Это не просто увлекательно, это самое увлекательное, что только может быть (я имею в виду фундаментальную физику). Ведь это первооснова всего!

Как плоскость может быть перпендикулярна скорости?

Лоренцево сокращение происходит именно в направлении движения предмета. То есть, если это тонкий стержень, и он расположен вдоль скорости, то он сократится. Если перпендикулярно - сокращения не будет (ну, или он станет еще тоньше ). Если летит сфера, то она сплющится именно в направлении скорости. При этом, если сокращение сильное, получится блин (условно), а блин - это плоская структура. И плоскость его будет расположена перпендикулярно его скорости. Тот, кто летит вместе с блином, ничего не заметит. А сторонний наблюдатель (неподвижный) увидит, что действительно летит блин, и летит он не боком, как летающие тарелки, а так, как показано на рисунке:

2. Не могли бы рассказать, что такое... ну в общем всё (кроме СТО) из предидущего поста?

Если на то пошло, то я продолжу. Не знаю, сколько я смогу это делать - это будет зависеть и от меня, и от тех, кто читает эту тему. По большому счету, мне достаточно одного слушателя - главное, чтоб не вышло как с Геллой.. Я буду признателен за короткие мессаджи в ответ - вопросы или просто так - чтоб знать, что люди слушают. Ну и добавления (или исправления) тоже welcome - все же форум есть форум, обсуждение.

[Bokul]

Новая идея:

движущийся с большой скоростью объект сжимается (с точки зрения неподвижного наблюдателя) в направлении, параллельном скорости

Стержень сожмется до размерав мениших отверстия, так как он был направлен параллельно скорости,
но когда ему придадут ище одну скорость в направлении плоскости, пускай и не значительную,
его результирующая скорость перестанет быть направленой в одну сторону что й стержень, а значит
и сожмется он по-другому...
Опять неправильно?

[Dr.Bugy]

перпендикулярно его скорости

Я вроде понял скорость здесь это напрваление движения. Да?
Провёл практический эксперимент , просто как-то спантанно решил произвести его,, через закреплённный (скотчем на секритере) лист бумаги с прорезанным отверстием пропустил карандаш длинной чуть большей, чем отверстие.
Результат: Лист бумаги был разорван.
Наверно результатами опыта ничего не подтверждают (или я не смог сделать должных выводов)но всёже lapp можеш сказать на правильном ли я пути или я вообще какой-то бред сейчас нёс ?