Kann ein Signal am selben Punkt gesendet und empfangen werden? Was sind die Einschränkungen?

Ich wundere mich über dieses Szenario:

START: B Und A schnell nach rechts bewegen u A Punkt vorhanden X
Signal S mit Geschwindigkeit v ' gesendet von A Punkt X in Richtung B

B ← S A ∥ X
ENDE: B erreicht X und empfängt das Signal.Signal S mit Geschwindigkeit v ' empfangen von B Punkt X
B ← S A ∥ X

Das Szenario beinhaltet drei Geschwindigkeiten:

  • u - die Geschwindigkeit des Inertialsystems, das sich nach rechts bewegt
  • v ' - die Geschwindigkeit des Signals, wie sie von A und B wahrgenommen wird, es sollte so sein, dass das Signal B am selben Punkt X im äußeren System erreicht
  • v - die Geschwindigkeit des Signals von Punkt X aus gesehen sollte es sein 0

    Meine Fragen:

  • Kann ein solches Signal überhaupt gesendet werden?

  • Könnte es ein Lichtsignal sein? Irgendwelche anderen Einschränkungen?

  • Können Sie ein Beispiel mit Erklärung geben?

Bitte beachten Sie, dass es mit Popular-Science gekennzeichnet ist, antworten Sie also so einfach wie möglich, aber nicht mehr.

Zeichne bitte ein Diagramm oder so. Dies ist auf mobilen Browsern sehr schwer zu lesen, da der Formatierungsblock breiter als ein Bildschirm ist.
@JMac Entschuldigung, ich kann nicht zeichnen. Aber das Diagramm ist sehr einfach. Das System B....A besteht aus B und A. B links in einigem Abstand von A rechts. Sie bewegen sich mit Geschwindigkeit u-> nach rechts. A befindet sich am Punkt X und sendet ein Signal nach links, in Richtung B, mit Geschwindigkeit <-v'. v' muss so sein, dass B das Signal bekommt, wenn er Punkt X erreicht. Also wäre die Signalgeschwindigkeit aus Sicht des Punktes X gleich 0.
Sie sollten den Codierungsblock einfach nicht so verwenden. Es kann Probleme auf mobilen Bildschirmen und mit Screenreadern verursachen. Es sollte wirklich nicht schwer sein, ein paar Linien auf Farbe oder so etwas (eigentlich irgendetwas) zu machen, außer zu versuchen, eine Zeichnung mit Text zu machen; vor allem im Kodierblock.

Antworten (1)

Nicht-relativistisches Szenario
Wenn die Geschwindigkeit des Signals ist v ' laut den Beobachtern A Und B mit Geschwindigkeit bewegen u nach rechts dann die Geschwindigkeit des vom stationären Punkt aus beobachteten Signals X ist die Differenz zwischen den beiden Geschwindigkeiten:

u − v ' = v .
Wo v ist die Geschwindigkeit des vom Punkt aus beobachteten Signals X . Wenn die Geschwindigkeit des Signals Null zu sein scheint, bedeutet dies dies
v ' = u .
Dies kann vorkommen, wenn das Signal von einem Stück Papier getragen und von einem Punkt geworfen wird A darauf hinweisen B im Weltraum, wo weder Gravitation noch Luftwiderstand ihre Bewegungen beeinflussen. Diese Version ist definitiv möglich. Aber fangen wir an, wir wollen wissen, was passiert, wenn die Signalgeschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit ist!
Relativistisches Szenario
Wir müssen mit dem grundlegendsten Postulat der Relativitätstheorie beginnen: Die Lichtgeschwindigkeit wird von jedem Standpunkt aus als gleich beobachtet. Dies bedeutet, dass es egal ist, wie schnell ich mich bewege. Wenn ich einen Laser in die entgegengesetzte Richtung strahle, in die ich mich bewege, bewegt er sich mit Lichtgeschwindigkeit und "verliert" nicht einmal ein bisschen seiner Geschwindigkeit, selbst wenn ich es bin bewegt sich mit 99,9999999 % der Lichtgeschwindigkeit. (Mehr zur speziellen Relativitätstheorie hier und hier) Dies bedeutet, dass dieses Experiment nicht mit Lichtsignalen durchgeführt werden kann, da nichts Licht verlangsamen kann!
Abschließende Schlussfolgerung
Das Experiment kann nicht mit Signalen durchgeführt werden, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen (Radiowellen, sichtbares Licht und jede Art von elektromagnetischen Wellen). Ich hoffe meine Antwort war hilfreich :)

Wir beobachten jedoch, dass sich die Phasengeschwindigkeit des Lichts bei Bewegung durch den Raum ändert. Die Zwei-Wege -Phasengeschwindigkeit des Lichts ist nur lokal invariant relativ zu einer lokalen (mitbewegten) Uhr, was nicht ganz dasselbe ist, als zu sagen, dass die Lichtgeschwindigkeit von jedem Standpunkt aus gleich ist. In der Praxis beobachten wir asymmetrische Lichtgeschwindigkeiten - es kann (und wurde bereits) experimentell verifiziert werden, indem die Zähler auf Atomuhren und die asymmetrische Anhäufung von Ticks bei verschiedenen Relativbewegungen verglichen werden (eine Asymmetrie, die nicht durch Bewegung relativ erklärt wird zu jedem Objekt).
Zunächst einmal: Diese Frage wurde populärwissenschaftlich getaggt, also wollte ich keine unnötigen Begriffe und Phänomene einführen, die verwirrend sein könnten. Zweitens: Was meinst du mit Phasengeschwindigkeit? Reden Sie von der Rot- oder Blauverschiebung des Lichts? Dann ist die Asymmetrie der Phasengeschwindigkeit real (und wird als Doppler-Effekt bezeichnet), aber die Geschwindigkeit der Lichtausbreitung ist in keiner Weise asymmetrisch. Übrigens hat die Phasengeschwindigkeit nichts mit dieser Frage zu tun.
Ich verwende die Phasengeschwindigkeit, da dies die Grundeinheit der Signalisierung durch Wellen ist, und es ist ersichtlich, dass B den Empfang beendet, wenn die Wellenlänge gleich dem Abstand zwischen A und B ist und an ihre Geschwindigkeit relativ zum Rahmen angepasst wird Signal an der gleichen Stelle, an der A begann, es zu senden. (1/3)
Natürlich könnten Sie sagen "aha, aber dann ist X weder der Punkt, an dem B begann, das Signal zu empfangen, noch ist X der Punkt, an dem A es beendet hat", aber dieser Einwand ist dem OP-Szenario inhärent, in dem er X definiert hat als ein Punkt. Wenn Sie fragen, ob sich die Bereiche teilweise überschneiden können, lautet die Antwort ja, bei sehr hohen Geschwindigkeiten. (2/3)
Wenn Sie fragen, ob die Bereiche vollständig übereinstimmen können, lautet die Antwort in der Wellentheorie ja, wenn sich die Objekte mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mediums befinden - die Welle wirkt dann als stehende Welle und wartet auf B. Ich weiß, dass dies nicht der Fall ist mit Licht möglich, aber es kann theoretisch durchgeführt werden, wenn das Medium der Welle teilchenförmig ist, und es könnte auch mit Licht durchgeführt werden, wenn A und B in ein Gravitationsfeld steuern. (3/3)
Ein Gravitationsfeld? Dann wären ihre Geschwindigkeiten nicht mehr dieselben. Und bitte lass keinen Baum den Wald vor dir bedecken. Machen Sie ein einfaches Problem nicht zu kompliziert.
Ihre relative Geschwindigkeit könnte gleich gehalten werden (durch unterschiedliche Beschleunigung gegen das Gravitationsfeld). Es ist keine Überkomplikation - die Theorie erlaubt, was Sie sagen, sie tut es nicht. Selbst wenn wir uns auf SR beschränken (was keine vom OP auferlegte Einschränkung war), ist es nicht die Unfähigkeit, Licht zu verlangsamen, die das Senden solcher Signale verhindert - was durch Bewegen der Signalgeber mit Lichtgeschwindigkeit überwunden werden kann. Die Unfähigkeit echter Signalgeber, überhaupt Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, hat komplizierte Gründe, die dem Szenario (in dem Geschwindigkeit angenommen werden könnte) zuträglich sind.
Kann ein Signal am selben Punkt gesendet und empfangen werden? Was sind die Einschränkungen?
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