Licht in Masse bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit

Question

Licht in Masse bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit

Matthäus Ozga

Stellen Sie sich, wenn Sie so wollen, einen Glasfaserkabelstrang mit einer Länge von 186.000 Meilen vor. Ein Lichtimpuls wird durch das stationäre Kabel gesendet: Es dauert 1 Sekunde, bis Licht die gesamte Länge des Kabels zurückgelegt hat.

Stellen Sie sich nun noch einmal vor, dasselbe Glasfaserkabel bewegt sich mit 98.000 Meilen pro Sekunde und ein Lichtimpuls wird durch das Kabel gesendet. In diesem Fall bewegen sich sowohl das Kabel als auch der Lichtimpuls in die gleiche Richtung. Wie lange braucht das Licht, um die Länge des Kabels zurückzulegen? Würde das Licht 2 Sekunden brauchen, um die Entfernung von 1 Lichtsekunde durch das Kabel zurückzulegen?

Carl Sagan, „Du sollst deine Geschwindigkeit nicht zur Lichtgeschwindigkeit addieren“

Stellen Sie sich noch einmal vor, dasselbe Glasfaserkabel bewegt sich mit 98.000 Meilen pro Sekunde. Aber diesmal wird der Lichtimpuls in die entgegengesetzte Richtung gesendet, in der sich das Kabel bewegt. Braucht das Licht nur eine halbe Sekunde, um die Entfernung von 1 Lichtsekunde zurückzulegen?

Wenn sich das Kabel mit 99,9% Lichtgeschwindigkeit bewegt und ein Lichtimpuls senkrecht zum Kabelverlauf gesendet wird ... geht die Information verloren, da sich das Licht nicht in die Richtung bewegen kann, in der sich das Kabel bewegt UND in der es sich bewegt Glasfaserkabel?

Muze

Mögliches Duplikat von Wenn ich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Gang eines Busses gehe, kann ich dann schneller reisen?

David z

Diese andere Frage fragt, ob die resultierende Geschwindigkeit schneller als Licht ist, während diese nach dem Timing fragt. Ich bin mir nicht sicher, ob es sich um ein Duplikat handelt. Es ist aber definitiv sehr nah. (Und ich denke, das ist ein Duplikat von etwas , wenn nicht von diesem.)

Matthäus Ozga

Ich versuche hier nicht, die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung zu durchbrechen. das hat alles mit der Zeit zu tun, die das Licht braucht, um sich innerhalb der Masse selbst mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen. Jen findet das Beispiel einer Person, die sich in einem fahrenden Bus bewegt, möchte aber wissen, ob die Person schneller als das Licht fährt. Meine Frage in diesem Zusammenhang wäre, wie lange es dauert, bis Licht von der Rückseite des Busses zur Vorderseite des Busses gelangt, wenn sich der Bus mit halber Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Neugierig

Zum einen ist die Lichtgeschwindigkeit im Kabel nicht die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, zum anderen bricht das Kabel die Lorentz-Symmetrie, sodass weder Sagans Gesetz noch Vergleiche mit ähnlich klingenden relativistischen Problemen (Lichtgeschwindigkeit in einer Rakete etc.) dies können naiv angewendet werden.

Matthäus Ozga

Es war nicht meine Absicht, eine naive Frage zu stellen, vielleicht kommt sie von selbst? Ich suche einfach nach einer Antwort auf die Mathematik. braucht Licht doppelt so lange, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen, wenn die Masse, in der es sich befindet, in die gleiche Richtung wandert? würde es halb so lange dauern, wenn sich das Licht in die entgegengesetzte Richtung bewegen würde ... und schließlich, durch Anwendung des Satzes von Pythagoras, was mit den Informationen passieren würde, wenn sich das Licht nicht schnell genug bewegen könnte, um sowohl mit dem sich vorwärts als auch durch bewegenden Kabel Schritt zu halten das Kabel (quer zur Fahrtrichtung)

Ascher

@JohnRennie Behandelt das derzeit aufgeführte Duplikat speziell die Fragen des OP bezüglich der Auswirkung des Brechungsindex auf die Messung der Lichtgeschwindigkeit durch einen relativen Beobachter, dh ob das Material das Licht "mitzieht"? Wenn nicht, würde ich argumentieren, dass das Schließen als Duplikat ungerechtfertigt ist.

dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen

Randbemerkung: Die Lichtausbreitung in Glasfasern ist typischerweise ca

(2 / 3) c

$(2/3)c$ . Was nichts mit Relativität zu tun hat.

Antworten (6)

Licht in Masse bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit

Mögliches Duplikat von Wenn ich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Gang eines Busses gehe, kann ich dann schneller reisen?
Diese andere Frage fragt, ob die resultierende Geschwindigkeit schneller als Licht ist, während diese nach dem Timing fragt. Ich bin mir nicht sicher, ob es sich um ein Duplikat handelt. Es ist aber definitiv sehr nah. (Und ich denke, das ist ein Duplikat von etwas , wenn nicht von diesem.)
Ich versuche hier nicht, die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung zu durchbrechen. das hat alles mit der Zeit zu tun, die das Licht braucht, um sich innerhalb der Masse selbst mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen. Jen findet das Beispiel einer Person, die sich in einem fahrenden Bus bewegt, möchte aber wissen, ob die Person schneller als das Licht fährt. Meine Frage in diesem Zusammenhang wäre, wie lange es dauert, bis Licht von der Rückseite des Busses zur Vorderseite des Busses gelangt, wenn sich der Bus mit halber Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Zum einen ist die Lichtgeschwindigkeit im Kabel nicht die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, zum anderen bricht das Kabel die Lorentz-Symmetrie, sodass weder Sagans Gesetz noch Vergleiche mit ähnlich klingenden relativistischen Problemen (Lichtgeschwindigkeit in einer Rakete etc.) dies können naiv angewendet werden.
Es war nicht meine Absicht, eine naive Frage zu stellen, vielleicht kommt sie von selbst? Ich suche einfach nach einer Antwort auf die Mathematik. braucht Licht doppelt so lange, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen, wenn die Masse, in der es sich befindet, in die gleiche Richtung wandert? würde es halb so lange dauern, wenn sich das Licht in die entgegengesetzte Richtung bewegen würde ... und schließlich, durch Anwendung des Satzes von Pythagoras, was mit den Informationen passieren würde, wenn sich das Licht nicht schnell genug bewegen könnte, um sowohl mit dem sich vorwärts als auch durch bewegenden Kabel Schritt zu halten das Kabel (quer zur Fahrtrichtung)
@JohnRennie Behandelt das derzeit aufgeführte Duplikat speziell die Fragen des OP bezüglich der Auswirkung des Brechungsindex auf die Messung der Lichtgeschwindigkeit durch einen relativen Beobachter, dh ob das Material das Licht "mitzieht"? Wenn nicht, würde ich argumentieren, dass das Schließen als Duplikat ungerechtfertigt ist.
Randbemerkung: Die Lichtausbreitung in Glasfasern ist typischerweise ca $(2/3)c$ . Was nichts mit Relativität zu tun hat.

udrv · Answer 1

Lassen Sie uns das Glasfaserkabel durch eine Laserquelle und einen Fotodetektor in einiger Entfernung ersetzen $L=186,000$ mi auseinander im Vakuum und in Ruhe relativ zueinander. Die Laserquelle wird direkt auf den Photodetektor gerichtet. Alice beobachtet, wie sich die Laserquelle und der Detektor mit konstanter Geschwindigkeit bewegen $v = 93,000$ mi/s $= c/2$ bezüglich ihres Trägheitssystems positiv $x$ Richtung. Die Quelle feuert genau im Moment einen Impuls ab $t=0$ wenn es an Alice vorbeigeht. Also, laut Alice, wie lange braucht der Lichtimpuls, um den Detektor zu erreichen? Was passiert, wenn die Quelle und der Detektor die Plätze tauschen? Oder wenn die Quelle-Detektor-Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung ist?

Kurze Antwort : Für $v=c/2$ , Alice sieht den Lichtimpuls hinterher auf den Detektor treffen $c\Delta t = L \sqrt{3}$ oder $\Delta t = \sqrt{3} s$ . Wenn die Quelle und der Detektor die Plätze tauschen, beobachtet sie die Detektion danach $c\Delta t = L /\sqrt{3}$ oder $\Delta t = 1/\sqrt{3} s$ , während sie für eine Aufstellung senkrecht zur Bewegungsrichtung sieht $c\Delta t = 2L /\sqrt{3}$ oder $\Delta t = 2/\sqrt{3} s$ .

Längere Details :

1. Sich vorwärts ausbreitender Lichtimpuls

Aufgrund der Längenkontraktion, at $t = 0$ Alice sieht den Detektor in Position $x = L/\gamma$ , mit $\gamma = (1-\beta^2)^{-1/2}$ der Zeitdilatationsfaktor und $\beta = v/c$ . So findet sie, dass sie entsprechend reist

X_{Detektor} (T) = \frac{L}{γ} + β C T

$x_{\text{detector}}(t) = \frac{L}{\gamma} + \beta ct$ Sie sieht auch den Lichtimpuls, der sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt

X_{Impuls} (T) = C T

$x_{\text{pulse}}(t) = ct$ Der Puls erreicht den Detektor wann

x_{pulse} (Δ t) = x_{detector} (Δ t)

$x_{\text{pulse}}(\Delta t) = x_{\text{detector}}(\Delta t)$ , Bedeutung

C Δ T = \frac{L}{γ} + β C Δ T \Rightarrow C Δ T = \frac{L}{(1 - β) γ} = L \sqrt{\frac{1 + β}{1 - β}}

$c\Delta t = \frac{L}{\gamma} + \beta c\Delta t \;\; \Rightarrow \;\;c\Delta t = \frac{L}{(1-\beta)\gamma} = L\sqrt{\frac{1+\beta}{1-\beta}}$ Für

β = 1 / 2

$\beta = 1/2$ das gibt

C Δ T = L \sqrt{3}

$c\Delta t = L \sqrt{3}$

Hier ist das verwirrende Problem :

Im Quelle-Detektor-Rahmen ist die entsprechende Dauer deutlich $c\Delta t' = L$ . Aber wenn die Zeit im Quelle-Detektor-Rahmen für Alice zeitgedehnt erscheint, so dass $c\Delta t' = c\Delta t/\gamma$ , wie ist es dann das für $c\Delta t'=L$ wir finden $c\Delta t = \frac{L}{(1-\beta)\gamma}$ anstatt $c\Delta t = L\gamma$ ?

Wenn wir genau hinsehen, bestimmt Alice die Impulslaufzeit als die Zeit, während der sie beobachtet, wie sich der Detektor bewegt

X_{Detektor} = \frac{L}{γ} bei C T = 0

$x_{\text{detector}} = \frac{L}{\gamma}\;\;\text{at}\;\;ct = 0$ Zu

X_{Detektor} = \frac{L}{γ} + \frac{β L}{γ (1 - β)} = \frac{L}{γ (1 - β)} bei C T = \frac{L}{γ (1 - β)}

$x_{\text{detector}} = \frac{L}{\gamma} + \frac{\beta L}{\gamma(1-\beta)} = \frac{L}{\gamma(1-\beta)}\;\;\text{at}\;\;ct = \frac{L}{\gamma(1-\beta)}$ Im Quelle-Detektor-Frame entspricht der Endpunkt tatsächlich Koordinaten

X_{Detektor}^{'} |_{C T = \frac{L}{γ (1 - β)}} = γ (\frac{L}{γ (1 - β)} - β \frac{L}{γ (1 - β)}) = L C T_{Detektor}^{'} |_{C T = \frac{L}{γ (1 - β)}} = γ (\frac{L}{γ (1 - β)} - β \frac{L}{γ (1 - β)}) = L

$x'_{\text{detector}}\Big|_{ct = \frac{L}{\gamma(1-\beta)}} = \gamma\left(\frac{L}{\gamma(1-\beta)} - \beta \frac{L}{\gamma(1-\beta)} \right) = L\\ ct'_{\text{detector}}\Big|_{ct = \frac{L}{\gamma(1-\beta)}} = \gamma\left(\frac{L}{\gamma(1-\beta)} - \beta \frac{L}{\gamma(1-\beta)} \right) = L$ wie wir es für einen Lichtimpuls erwarten würden, der sich über die Entfernung ausbreitet

L

$L$ beginnt um

c t = 0

$ct=0$ , aber der Startpunkt hat Koordinaten

\begin{array}{rcl} X_{Detektor}^{'} |_{C T = 0} & = & γ (\frac{L}{γ} - β \cdot 0) = L \\ C T_{Detektor}^{'} |_{C T = 0} & = & γ (0 - β \frac{L}{γ}) = - β L < 0 (!!) \end{array}

$\begin{eqnarray} x'_{\text{detector}}\Big|_{ct=0} &=& \gamma\left(\frac{L}{\gamma} - \beta \cdot 0\right) = L \\ ct'_{\text{detector}}\Big|_{ct=0} &=& \gamma(0 - \beta \frac{L}{\gamma}) = -\beta L\;<\;0 \;\;(!!) \end{eqnarray}$ Gemäß der Quelle-Detektor-Zeit beginnt Alice, den Detektor zu einem Zeitpunkt zu überwachen

c t^{'} = - β L

$ct'= -\beta L$ , bevor der Impuls überhaupt abgegeben wurde! Die Eigenzeitdauer des Detektors zwischen Alices Beginn und Ende der Beobachtungsereignisse ist dann

C \bar{Δ T^{'}} = L - (- β L) = (1 + β) L > L

$c\bar{\Delta t'} = L - (-\beta L) = (1+\beta) L \;>\;L$ was in der Tat nur die von Alice beobachtete zeitgedehnte Laufzeit ist, wie es sein muss:

C \bar{Δ T^{'}} = \frac{C Δ T}{γ} = \frac{L}{γ^{2} (1 - β)} = L (1 + β)

$c\bar{\Delta t'} = \frac{c\Delta t}{\gamma} = \frac{L}{\gamma^2(1-\beta)} = L(1+\beta)$ Andererseits ist der Beginn des Beobachtungsereignisses im Quelle-Detektor-Rahmen bei

x^{'} = L

$x'=L$ Und

c t^{'} = 0

$ct'= 0$ , was Alice bedeutet

X = γ (L + β \cdot 0) = γ L C T = γ (0 + β L) = β γ L

$x = \gamma(L + \beta \cdot 0) = \gamma L\\ ct = \gamma(0 +\beta L) = \beta\gamma L$ Für Alice ist also das Zeitintervall von diesem Ereignis bis der Lichtimpuls den Detektor erreicht

C \bar{Δ T} = \frac{L}{γ (1 - β)} - β γ L = \frac{γ L}{(1 - β)} (\frac{1}{γ^{2}} - β (1 - β)) = γ L

$c\bar{\Delta t} = \frac{L}{\gamma(1-\beta)} - \beta\gamma L = \frac{\gamma L}{(1-\beta)}\left(\frac{1}{\gamma^2} - \beta(1-\beta) \right) = \gamma L$ wie erwartet von Zeitdilatation für

c Δ t^{'} = L

$c\Delta t' = L$ .

Beachten Sie, dass Alice sieht, wie sich der Lichtimpuls mit scheinbarer Relativgeschwindigkeit dem Detektor nähert

Δ v = \frac{D}{D T} [X_{Detektor} (T) - X_{Impuls} (T)] = - (1 - β) C = v - C

$\Delta v = \frac{d}{dt}\left[x_{\text{detector}}(t) - x_{\text{pulse}}(t) \right] = -(1-\beta)c = v-c$

2. Sich rückwärts ausbreitender Lichtimpuls

Nehmen wir nun an, Quelle und Detektor tauschen die Plätze. Die Quelle feuert an $t=0$ in Alices Zeit, wenn es vorbei ist $L/\gamma$ markiere sie $x$ -Achse, und im Negativ $x$ Richtung. Im selben Moment sieht Alice den Detektor an $x=0$ . Sie beobachtet den sich entsprechend ausbreitenden Lichtimpuls

X_{Impuls} (T) = \frac{L}{γ} - C T

$x_{\text{pulse}}(t) = \frac{L}{\gamma} - ct$ und der Detektor gem

X_{Detektor} (T) = β C T

$x_{\text{detector}}(t) = \beta ct$ Das bedeutet nach wie vor, dass der Lichtimpuls wann auf den Detektor trifft

x_{pulse} (Δ t) = x_{detector} (Δ t)

$x_{\text{pulse}}(\Delta t) = x_{\text{detector}}(\Delta t)$ oder

\frac{L}{γ} - C Δ T = β C Δ T \Rightarrow C Δ T = \frac{L}{γ (1 + β)}

$\frac{L}{\gamma} - c\Delta t = \beta c\Delta t \;\;\Rightarrow \;\; c\Delta t = \frac{L}{\gamma (1 + \beta)}$ Für

β = 1 / 2

$\beta = 1/2$ ,

γ = 2 / \sqrt{3}

$\gamma = 2/\sqrt{3}$ wir haben nun

C Δ T = \frac{L}{\sqrt{3}}

$c\Delta t = \frac{L}{\sqrt{3}}$ Auch dies unterscheidet sich von

c Δ t = L γ

$c\Delta t = L\gamma$ wie es von einer einfachen Zeitdilatation zu erwarten wäre, und aus einem ähnlichen Grund.

Im Quellen-Detektor-Rahmen feuert die Quelle von Ort aus $x'=L$ , aber zur Zeit $ct' = -\beta L$ , und der Impuls breitet sich aus, bis er den Detektor bei trifft

\begin{array}{rcl} X^{'} & = & γ (\frac{β L}{γ (1 + β)} - β \frac{L}{γ (1 + β)}) = 0 \\ C T^{'} & = & γ (\frac{L}{γ (1 + β)} - β \frac{β L}{γ (1 + β)}) = (1 - β) L \end{array}

$\begin{eqnarray} x' &=& \gamma\left(\frac{\beta L}{\gamma(1+\beta)} - \beta \frac{L}{\gamma (1 + \beta)}\right) = 0\\ ct' &=& \gamma\left(\frac{L}{\gamma (1 + \beta)} - \beta\frac{\beta L}{\gamma(1+\beta)}\right) = (1-\beta) L \end{eqnarray}$ also die richtige laufzeit ist ja

C Δ T^{'} = (1 - β) L - (- β L) = L

$c\Delta t' = (1-\beta)L - (-\beta L) = L$ Aber das Startereignis von Alice entspricht dem Zustand des Detektors

x = 0

$x=0$ für

t = 0

$t=0$ , was gerecht ist

x^{'} = 0

$x'=0$ für

t^{'} = 0

$t'=0$ im anderen Rahmen. In letzterem ihre Beobachtungszeit

c Δ t = \frac{L}{γ (1 + β)}

$c\Delta t = \frac{L}{\gamma (1 + \beta)}$ entspricht

C \bar{Δ T^{'}} = (1 - β) L - 0 = (1 - β) L

$c\bar{\Delta t'} = (1-\beta)L - 0 = (1-\beta)L$ was natürlich der erwartete zeitgedehnte Wert ist,

c \bar{Δ t^{'}} = c Δ t / γ

$c\bar{\Delta t'} = c\Delta t /\gamma$ .

Beachten Sie, dass Alice jetzt beobachtet, wie sich der Lichtimpuls mit scheinbarer Relativgeschwindigkeit dem Detektor nähert

Δ v = \frac{D}{D T} [X_{Detektor} (T) - X_{Impuls} (T)] = β C - (- C) = v + C > C

$\Delta v = \frac{d}{dt}\left[x_{\text{detector}}(t) - x_{\text{pulse}}(t) \right] = \beta c - (- c) = v+c \;>\; c$ Dies ist jedoch keine überluminale Ausbreitung! Es ist nur die Rate, mit der sich der Abstand zwischen zwei gleichzeitigen Ereignissen in Alices Rahmen (Beobachtung des Detektors und Beobachtung des Lichtpulses) zeitlich ändert. Es gibt keine Objekte, die sich mit Geschwindigkeit bewegen

v + c

$v+c$ .

3. Lichtimpuls, der sich senkrecht zur Bewegungsrichtung ausbreitet

Schließlich, wenn die Quelle und der Detektor senkrecht zu Alices Bewegungsrichtung angeordnet sind, haben wir eine Variante des Lichtuhr-Aufbaus. In diesem Fall beobachtet Alice den Lichtpuls, der sich mit Lichtgeschwindigkeit in einer Richtung bewegt, die gegenüber der Bewegungsrichtung der Quelle geneigt ist $\frac{1}{\beta\gamma}$ und nach einiger Zeit den Detektor treffen $c\Delta t = \gamma L$ . Diese Antwort erklärt ausführlicher, warum dies geschieht.

Wenn Sie es vorziehen, ein Glasfaserkabel in Betracht zu ziehen, an dem sich Licht ausbreitet $v \sim 2c/3 < c$ , wie in einem der Kommentare vorgeschlagen, verwenden Sie einfach die Geschwindigkeitsadditionsformel, um die Geschwindigkeit eines Pulses zu erhalten, wie sie von Alice gesehen wird, und wenden Sie dann die gleiche Argumentation an.

Zeug · Answer 2

Es gibt zwei Dinge: Das Licht und das Kabel. Licht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 18600 Meilen/Sekunde nach Norden, Kabel bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 98000 Meilen/Sekunde nach Süden. Die beiden Dinge haben Geschwindigkeiten, die sie haben dürfen.

Der Abstand zwischen dem Licht und dem Kabel ändert sich um 284000 Meilen/Sekunde.

Lassen Sie mich nun daran erinnern, dass es zwei Dinge mit diesen Geschwindigkeiten gab, die die beiden Dinge haben. Die letzte Geschwindigkeit ist keine Geschwindigkeit von irgendetwas, da beide Dinge eine andere Geschwindigkeit als 284000 Meilen/Sekunde haben und es nicht mehr Dinge als zwei gibt.

284000 Meilen/Sekunde ist eine Geschwindigkeit. Verwenden Sie es, um zu berechnen, wie schnell sich eine Entfernung ändert, genau wie Sie es getan haben.

Ich wiederhole noch einmal: 284000 Meilen/Sekunde war nicht die Geschwindigkeit von keinem der beiden Dinge. Und an einer Geschwindigkeit wie einer Milliarde Meilen/Sekunde ist überhaupt nichts auszusetzen. Beispielsweise darf eine Glasfaserkabelfabrik Glasfaserkabel mit einer Geschwindigkeit von Milliarden Meilen pro Sekunde herstellen.

Knzhou · Answer 3

Hier gibt es ein paar verwandte Dinge. Lassen Sie das Licht nach rechts und das Kabel mit hoher Geschwindigkeit nach links wandern $v$ .

Nehmen wir zunächst an, dass sich das Licht nicht im Kabel befindet. Wenn sich das Licht nach rechts und das Kabel nach links bewegt, kann das Licht die Länge des (Lichtsekunden langen) Kabels in weniger als einer Sekunde überwinden?

Ja! Die Relativgeschwindigkeit zweier Objekte kann größer als sein $c$ , und es wird berechnet, indem man einfach ihre Geschwindigkeiten addiert und erhält $v+c$ . Die relativistische Geschwindigkeitsadditionsformel gilt hier nicht, da sich alles in einem Bezugssystem befindet.

Angenommen, das Licht befindet sich im Kabel und breitet sich mit hoher Geschwindigkeit durch das Kabel aus $c/n$ . Was siehst du?

Ausbreitungsgeschwindigkeit bedeutet „Geschwindigkeit im Rahmen des Kabels selbst“. Das Licht bewegt sich also mit Geschwindigkeit $c/n$ im Rahmen des Kabels, und das Kabel bewegt sich mit Geschwindigkeit $v$ in deinem Rahmen. Wie schnell das Licht deiner Meinung nach geht, kannst du herausfinden, indem du diese beiden Größen mit der relativistischen Additionsformel addierst. Was Sie feststellen werden, ist, dass sich das Licht mit Geschwindigkeit bewegt

v_{l ich G H T} = \frac{C / N - v}{1 - v / N C} .

$v_{light} = \frac{c/n-v}{1-v/nc}.$ Für klein

v

$v$ , die Bewegung des Kabels beeinflusst

v_{l i g h t}

$v_{light}$ weniger als Sie erwarten würden. Für hoch

v

$v$ , kann das Licht in Ihrem Rahmen scheinbar stillstehen oder sich sogar rückwärts bewegen.

Trotzdem wird das Licht immer am anderen Ende herausspringen, egal was das Kabel tut. Um dies zu sehen, beachten Sie, dass das Kabel im Bezugsrahmen des Kabels stillsteht und sich das Licht mit hoher Geschwindigkeit bewegt $c/n$ . Wenn es im Rahmen des Kabels herauskommt, wird es das auch in Ihrem tun.

Guill · Answer 4

Die Antworten auf dieses Problem können leichter erhalten werden, indem die Lichtquelle an das optische Kabel "angebracht" wird. Auf diese Weise ist das optische Kabel der Referenzrahmen für alle Fälle , und seine Bewegung hat keinen Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtimpulses im Kabel . Unter dieser Bedingung ist leicht zu erkennen, dass der Impuls 1 Sekunde benötigt, um die Länge des Kabels zu durchlaufen, unabhängig von der Richtung und Geschwindigkeit des optischen Kabels (Fälle 1 und 2). Für den Fall, dass der Impuls senkrecht zur Kabelbewegung gesendet wird, „dringt“ der Lichtimpuls niemals in das Kabel ein, die Information geht verloren, da keine Komponente des Impulses in Richtung des Kabels vorhanden ist.

Pramod Kumar Agrawal · Answer 5

Es gibt zwei Dinge: Das Licht und das Kabel. Licht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 18600 Meilen/Sekunde nach Norden, Kabel bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 98000 Meilen/Sekunde nach Süden. Das Licht hat nichts mit der Geschwindigkeit des Kabels zu tun. Wenn der Beobachter am Ende des Nordens steht, liest er die Geschwindigkeit nur als Lichtgeschwindigkeit. Es versteht sich, dass das Licht ein kosmologisches Phänomen und das Kabel ein physikalisches Phänomen ist.

Ihre Antwort war gut und klar bis zu diesem letzten Satz. Was meinst du damit? Können Sie weitere Details hinzufügen, z. B. erklären, warum ein kosmologisches Phänomen nicht physikalisch ist?
Die Substanz mit Masse ist ein physikalisches Phänomen, und die Substanz ohne Masse ist ein kosmologisches Phänomen. Die kosmologische Welt folgt möglicherweise nicht der physischen Welt . Konstanz der Lichtgeschwindigkeit unabhängig von jedem Bezugssystem, Zeitdilatation, Dunkle Materie usw. sind viele Themen, die nur mit kosmologischer Wissenschaft beantwortet werden können. Wir sollten die Physik von der Kosmologie trennen. Photonen sind nur ein Wärmefluss, der vom Weltraum bereitgestellt wird und ein Teil der Kosmologie ist. Sie können die physische Geschwindigkeit darin nicht hinzufügen oder substituieren. Wenn Sie mehr Details benötigen, schreiben Sie bitte.

DevilApple227 · Answer 6

Ich gehe davon aus, dass Sie irgendwie ein Vakuum-Glasfaserkabel gebaut haben. Obwohl Sie KONVENTIONELL Ihre Geschwindigkeit nicht zur Lichtgeschwindigkeit addieren, kommt Ihre Geschwindigkeit ins Spiel, wenn sich Ihre Geschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit nähert. Wenn Ihr Kabel mit 99 % der Lichtgeschwindigkeit fliegt und der Lichtstrahl relativ zum Kabel direkt daneben ist, bewegt sich das Licht mit 1 % der Lichtgeschwindigkeit. Da sich das Kabel so schnell bewegt, würde das Licht länger brauchen, um diese Länge zurückzulegen. Obwohl sich Licht schnell ausbreitet, folgt es dennoch den Bewegungsgesetzen: T=D/V (Zeit gleich Entfernung geteilt durch Geschwindigkeit). Die effektive Entfernung verdoppelt sich, wenn sich das Kabel mit 1/2 Lichtgeschwindigkeit bewegt.

JEDOCH

Wenn sich eine Taschenlampe mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und Sie die Taschenlampe einschalten, bewegt sich das Licht der Taschenlampe nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit.

Ein Beispiel für das Obige: Ein elektrischer Impuls für eine Uhr in einem GPS-Satelliten. Nehmen wir an, die NASA würde ein zerfallendes radioaktives Isotop in zwei Teile zerlegen. 1 Stück wird mit 25 Meilen pro Sekunde in eine Sonnenumlaufbahn gebracht, und ein anderes wird hier als Kontrolle aufbewahrt.
Wenn das Stück im Orbit zurückkehrt, sollte es nach gegenwärtiger wissenschaftlicher Überzeugung weniger zerfallen sein als das Kontrollstück. Wenn ja, wie wirkt sich dies auf die Berechnungen aus, die zur Bestimmung des Alters der Erde oder unseres Sonnensystems verwendet werden? aber wenn der Zerfall gleich ist, würde das nicht allem widersprechen, was uns beigebracht wird?

Licht in Masse bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit

Matthäus Ozga

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Matthäus Ozga

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Matthäus Ozga

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Zeug

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Guill

Pramod Kumar Agrawal

AccidentalFourierTransform

Pramod Kumar Agrawal

DevilApple227

Matthäus Ozga

Matthäus Ozga

Wie genau wird die konstante gemessene Lichtgeschwindigkeit aus der Maxwell-Gleichung abgeleitet?

Hat die Tatsache, dass magnetisches und elektrisches Feld proportional zu ccc sind, eine physikalische Bedeutung?

Warum und wie ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant, dh unabhängig vom Bezugssystem?

Wie können wir aus der Maxwellschen Wellengleichung schließen, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Bewegungszustand der Beobachter gleich ist?

Kann sich Licht langsamer als maximal ausbreiten?

Charakteristik von Photonen für konstante Geschwindigkeit

Ist die Lichtgeschwindigkeit eine universelle Raumzeitkonstante, die Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen oder von Photonen?

Ein weiterer Einwand gegen Feynmans sich bewegenden unendlichen Ladungsträger „Radiator“

Ist es wirklich möglich, die Lichtgeschwindigkeit zu brechen, indem Sie mit einem Laserpointer Ihr Handgelenk bewegen?

Warum ändert sich die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nie? [Duplikat]