Считается, что ничего не может быть быстрее скорости света. А если источник света одновременно выпустил два фотона в разных направлениях, то какова будет скорость каждого фотона относительно другого?

Спрашивает
John Oakland
#Скорость света
+2
#физика
#фотон
25.11.2023
241 290
Средний вопрос

Кратко можно ответить так: относительно фотона вообще нельзя измерить скорость чего бы то ни было, в том числе и другого фотона.

А теперь я расскажу об этом подробнее. Тело, относительно которого мы измеряем движение (например, Земля или летящий в космосе корабль), называется телом отсчета. Чтобы понимать, где что находится относительно тела отсчета в тот или иной момент, нам нужна координатная сетка. А чтобы отсчитывать эти самые моменты — часы. Эти три кита — тело отсчета, координаты и часы — составляют систему отсчета.

Теория (подтвержденная бесчисленными экспериментами!), которая «запрещает» разгоняться быстрее света, называется специальной теорией относительности (СТО). СТО рассматривает только инерциальные системы отсчета. Они так называются потому, что в них выполняется закон инерции. Этот закон гласит: если на тело не действуют никакие силы, оно либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.

Один из постулатов СТО гласит: во всех инерциальных системах отсчета скорость света одна и та же, независимо от того, куда, относительно чего и как быстро движется источник света.

Теперь зададим простой вопрос: какова скорость фотона относительно него самого? Очевидно, она должна быть равна нулю: ведь система отсчета «прибита к фотону гвоздями». Но это противоречит постулату: в инерциальной системе отсчета скорость света не может быть равна нулю!

Единственный возможный вывод заключается в том, что с фотоном нельзя связать инерциальную (а на самом деле вообще никакую) систему отсчета. Другими словами, относительно фотона невозможно измерить скорость ни его самого, ни другого фотона, ни автомобиля — вообще никакую скорость.

Этот запрет выглядит странно, но лишь потому, что в быту мы не имеем дела со световыми скоростями. Вселенная вовсе не обязана подлаживаться под физическую интуицию сообразительных приматов, сформированную задачами вроде «как бросить камень, чтобы он попал в цель».

Комментарии

495 Комментариев

Deniross
3 недели назад
-
0
+
Предположим есть два протона, движущиеся навстречу друг другу, каждый со скоростью, близкой к скорости света (как это происходит в адронном коллайдере), пока они не столкнулись, вссе норм, со всех сторон и систем отсчета, как ни посмотри, скорости меньше световых. Но в момент столкновения, как быть? В нашей системе отсчета, не привязанной к частицам, их скорость сближения выше световой, имеет ли это влияние на энергию столкновения, на скорости разлета осколков, и могут ли появиться осколки со сверхсветовыми, даже для нашей системы отсчета, скоростями (которые мы, скорей всего, не сможем зарегистировать, но хотя бы гипотетически)?
Михаил Риухкранд
3 недели назад
-
1
+
Может наивный вопрос, но он всегда меня мучал. А почему за константу всегда берут скорость света, а не время. Мы всегда видим (или наблюдаем) отраженное событие. Тоесть чем быстрее отдаляется от нас тело, то тем сильнее замедляется время отраженного события, а не время как таковое. И при достижении скорости удаления тела от наблюдателя равной скорости света останавливается время наблюдаемого события. Но если превысить скорость света? Закрывается горизонт событий. То есть мы перестаем наблюдать это тело. Но энергия и поле этого тела остаются. Не есть ли это та самая темная материя и темная энергия?
Андрей Королёв
4 недели назад
-
1
+
Ок. Полетели два космических кораблика, друг от друга на скорости 0.9с. По итогу вроде должны друг от друга удаляться со скоростью на 80% выше скорости света. Что значит выше скорости света? Значит, если включить на одном из них фонарик, направленный в сторону другого, то свет от него никогда не достигнет другого. Не догонит. В реальности догонит еще и как. Только будет иметь место "красное смещение". Это значит, что длина волны света, падающего на второй кораблик будет длиннее. Синусоиду видели? Ну или пружинку? Виток пружинки это длина волны. То есть пружинка растягивается. По итогу свет достигает цели, но краснеет. Буквально. Или даже уходит в инфракрасный, СВЧ и более длинноволновые диапазоны электромагнитных волн. Если же кораблики летят навстречу друг другу, то свет от одного не достигнет другого "быстрее скорости света". Пружина сожмется, то есть длина волны станет меньше. Это синее смещение. Это упрощенно, но в целом верно, как по мне.
-
0
+
Со временем, человечество разобралось со множеством теорий..От земли на трёх китах, до костров инквизиции.Уверен что потомки, отменят ещё немного теорий..
Sean Tidie
05.01.2024
-
1
+
Ответ демагогичен. Зачем фантазировать о скорости фотона относительно самого себя, отсутствию точки отсчета или времени и расстояния? Не надо сажать автора на камень/фотон - точка отсчёта это наблюдатель, относительно него в противоположные( или навстречу) стороны летят два фотона. Какова будет скорость в том понимании скорости что в него вкладывается в том числе применительно к самой скорости фотона? Зачем говорить о скорости света и даже измерять её, если по вашему мнению скорость света на свет не распространяется? Если две машины едут от наблюдателя с одинаковыми скоростями, то не надо мне пытаться доказать, что в инерционной системе они будут удаляться быстрее, а в ТО будут стоять на месте только потому, что это не машины/камни, а фотоны, остановилось время или исчезло расстояние или наблюдатель-примат перепрыгивает с одной машины/звезды на другую. Скажите честно, не защищая сомнительной теории Эйнштейна, - если упираться носом что выше скорости света( инерционная система, неинерционная) скорости не бывает, то и ответа на этот вопрос нет у вас нет. И немного по упомянутому - при каких условиях движение по кругу становится непрямолинейным и вы вообще встречали прямолинейное движение? Даже удар ложкой вам полбу будет прямолинейным только для вас и весьма изысканно криволинейным в пространстве с учётом времени и вращения планеты. Эйнштейн с Эвклидом как и вы мыслил с подобными прямолинейными упрощениями, иначе приматам мыслить сложно, а Лобачевского с Риманом в физике ещё не появилось.
    John
    4 недели назад
    -
    0
    +
    Sean, вот хорошо написали, но адепты классической физики никак не могут и не хотят предположить, что Эйнштейн в чем-то был не точен. Хотя ученые должны держать разум открытым и постоянно сомневаться, казалось бы …
Vova Bugrov
17.12.2023
-
0
+
Чтобы понять скорость, которая S/t, надо определить что такое t (время). Есть определение ?
-
1
+
смешно, но расширение вселенной быстрее скорости света как раз придумали ради того чтобы хоть как то оправдать расхождения между наблюдениями и теорией запрещающей привязывать систему отсчёта к движущимся предметам и фотонам в частности Но факт остаётся фактом Фотон не обладает магией. это обычная частица которая никак не выделяется на фоне остальных, таких как даже электрон. И привязать систему отсчёта к ней можно и сложностей это не создаёт если мы заранее зафиксировали любую длину и скорость, не важно в каких единицах. Да, друг относительно друга фотоны, камни, автомобили будут двигаться со скоростью 200%, точно так же как для наблюдателя. И да, это никак не влияет на их скорость в пространстве. И нет, это не нарушает никаких физических принципов Единственная проблема здесь существует только изза константы света и рассчитанного от неё метра Но этим можно легко пренебречь, так как нарушений из этого никаких не выльется. Зато с расширением вселенной и темной материей все наконец встанет на свои места - потому что они больше не потребуются
Хм... С каждым пониманием задача становится всё сложнее...наверное с этим и связано : парадокс расширения вселенной и бесконечное "убегание галактик"... Чтобы запустить два фотона в разные стороны одновременно, нужен один источник света... Если эти два фотона разлетятся с одной и той же скоростью из одной точки- источника, то скорость убегания будет равна 0... Как так???? Тогда, что, получается, что Солнце- двумерное? Или вот, например, свет из лампочки... Из него два фотона могут вылететь одновременно в противоположных направлениях.... Да, разлетаясь, фотоны оставляют позади себя место, пространство для вычисления... Теперь понятно, почему придумана ТБВ ( теория большого взрыва)
John Oakland
01.12.2023
-
0
+
Интересный момент возник здесь в обсуждении. Люди, которые по всей видимости относят себя к научной среде, равно, как и ответивший эксперт, заявляют примерно следующее : скорость не может быть выше скорости света, потому что есть СТО… но при этом авторитетнейшие ученые, Семихатов и Сурдин позволяют себе выйти в рассуждениях за рамки СТО и не видят в этом ничего зазорного. Господа эксперты, которые тут всем советуют почитать учебники физики, мы не на уроке и вы не менторы, тут собрались люди порассуждать и попытаться найти истину, а не исступленно кланяться иконе Эйнштейна. Если вы знаете больше остальных, делитесь информацией корректно, а не занимайтесь нравоучениями. Если вы в чем-то убеждены, например в неопровержимости СТО, донесите свое убеждение корректно и в простой форме. Это научпоп, а не научсовет.<a href="<a href=" В ютубе наберите : Семихатов и Сурдин против теории относительности и Эйнштейна.  Послушайте, вам точно будет интересно.<a href="<a href="
-
0
+
Фотон имеет волновую природу, он может находиться в разных местах одновременно, поэтому нельзя отследить его местоположение относительно другого фотона.
-
0
+
Пишут же (ибо осознать это плохо получается), что фотон сам себе свет. Он всегда там, где ему нужно, одновременно в любой точке. Поэтому они всегда вместе :) блин, как сложно всё...
Чо вы фигнёй маетесь!
Alex Fil
29.11.2023
-
0
+
Да, очень "сообразительные приматы" придумали эту хрень
-
1
+
Вопрос: с Земли на Плутон улетела ракета со скоростью близкой к "с". Через 10 минут, с ракеты в сторону Земли направили лазерный луч. Увидят ли на Земле этот луч? Второй вопрос: если лазер включат по курсу ракеты в сторону Плутона, увидят ли на Плутоне этот луч?
    kpi
    kpi
    29.11.2023
    -
    0
    +
    Равиль Садыков, В каждом случае однозначный ответ "ДА". И на Земле и На Плутоне увидят световой луч, распространяющийся со скорость "С". Между прочим, абсолютно правильный, внятный вопрос, ответ на который необходимо знать.
    +
      ещё комментарии
-
0
+
Любит у нас народ рассуждать на научные темы, не имея специального образования по теме. Прямо как у Чехова А.П. "Письмо ученому соседу".
-
0
+
Этот бред физиков о постоянной и максимальной скорости света, искривлении пространства и разном течении времени слышу с детства. И не верю. Как оказалось не зря. Признаны ошибки в теории относительности. Более того, многие современные физики перестали обращать на неё внимание, т.к. там полно ошибок и просто вымысла. Невозможно искривить то, чего нет, ведь пространство не материально, как и время. А если нам не известна скорость выше скорости света, это не значит, что её не существует.
    kpi
    kpi
    29.11.2023
    -
    0
    +
    Педро Зурита, Если Вам что-то не понятно, то это не аргумент. А физика - это не предмет веры, это предмет изучения. Что же касается "ошибок" и "вымыслов", то их лучше обсуждать на YouTube. Найдите там очередного автора, готового ради хайпа на все. Это проще, быстрее и веселее чем разбираться в учебниках физики.
Nikolay Park
29.11.2023
-
1
+
Можно проще ответить, человеческая наука не может рассчитать, замерить или как то определить скорости выше скорости света.
    kpi
    kpi
    29.11.2023
    -
    0
    +
    Nikolay Park, Добавьте еще слова "зафиксировать" и "наблюдать" и все будет верно. Что сову об пень, что пень об сову - все одно сове конец.))
    Максим
    30.11.2023
    -
    0
    +
    Nikolay Park, согласен))) это например, как боты в контерстрайке пытались бы выглянуть из монитора и оглядеться)))) Хотя, ходят слухи, что некоторым это удается
Sergej
29.11.2023
-
0
+
А если скорость света не имеет скорости. А мгновенна.
    kpi
    kpi
    29.11.2023
    -
    0
    +
    Sergej, Да может быть могло бы и так быть... Но это не так. Скорость то измерена и ее величина влияет на очень много физических эффектов.
    +
      ещё комментарии
      Sergej
      30.11.2023
      -
      0
      +
      Скорость света в одном направлении измерить невозможно. Её измеряют когда свет отражается. Может тогда он замедляется?
        kpi
        kpi
        30.11.2023
        -
        0
        +
        Sergej, Нет такого эффекта как замедление при отражении! А по поводу "скорость разная в разных направления" не поленюсь повторить то, что уже один раз здесь написал. Есть в YouTube бездарный и безграмотный блогер, продвигающий идею о том, что скорость света может зависеть от направления. Так вот это "бред сивой кобылы". Изотропия пространства и законов физики (одинаковость во всех направлениях) одно из фундаментальных свойств нашего мира и оно (это свойство) подтверждено экспериментами на наблюдениями на фантастически высоком уровне. Изотропия мира и законов физики (одинаковость по всем направлениям) жестко связана с законом сохранения момента импульса - по сути это одно и тоже. Если пространство не изотропно, то момент импульса не сохраняется. Закон сохранения момента импульса является одной из основ небесной механики и без в соответствии с эти законом несколько сот лет рассчитывают с фантастической точностью движение планет, естественных и искусственных спутников, комет, астероидов и баллистических ракет. Так что, друг мой, не надо увлекаться роликами недоучившихся хайповщиков. Скорость света одинакова во всех направлениях! Ну и еще раз: скорость света является важнейшим параметром и используется в очень многих случаях. Если бы со значением скорости света были проблемы, то это проявилось бы во многих экспериментах и наблюдениях.
      Sergej
      30.11.2023
      -
      0
      +
      Что есть свет? Видимый спектр .невидимый. тепло? А может волны? Что двигается со скоростью 30000000000 км. В сек.?
        kpi
        kpi
        30.11.2023
        -
        0
        +
        Sergej, А вот тут "учебники тебе в руки"! Читай, разбирайся. Ты не первый, что задался этим вопросом. И это не настолько просто, чтобы объяснять здесь.
-
1
+
Решается всё проще. Кванты света - это частица и волна, обладающие квантовым дуализмом. Измерив их импульс, нельзя определить их положение в пространстве, определив их положение в пространстве - нельзя определить их импульс, иначе говоря скорость на массу, или же скорость. Поэтому систему отчёта относительно кванта света пока что невозможно построить, как и узнать что получится) Мы не сможем определить и узнать скорости и положения фотонов относительно друг друга в пространстве единовременно. Возможно в чём-то я ошибаюсь, подправите. Поэтому ответ на этот вопрос мы узнаем ещё не скоро)
    Максим
    30.11.2023
    -
    0
    +
    Начало моего, в 2016 я наткнулся на одну статью в инете. В статье рассказывали про небольшую группу японских ученых, которые используя лазер, зеркальные отражатели и специальную систему закрытых труб с датчиками, провели эксперимент. По результатам этого эксперимента они заявили, что наша вселенная это "оптическая" Голограмма. Причем они отметили, что кристалл (из которого происходит голограмма) размером 1.5 на 2 метра. Естественно их осмеяли все ученые мужи. А по мне - это очень реальные данные.
Undar
29.11.2023
-
0
+
СТО ещё подтверждает что если объект движется почти со скоростью света, он будет ощущать время так же, но на самом деле время идёт быстрее относительно всех остальных. Фотоны движутся со скоростью света, и соответственно относительно их, всё вокруг в замедленом виде (либо вообще не движется.) Включая тот самый фотон который летит в другую сторону. Чтобы использовать систему тела отсчёта, нужны часы. Относительно фотона, часы не как не получить потому что время остановилось. Я не физик, возможно я не полностью понимаю СТО и её лимиты.
1
2
3
4
5
...
»

Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы

Может проломить, не сомневайтесь. Плотность пыли — ну, примем очень примерно за 50 кг/м3 (строго говоря,...Читать далее

Это классическая задача из «Занимательной физики» Якова Перельмана — в ней как раз рассматривалось движение...Читать далее