Инвариантна ли скорость света в среде, как инвариантна скорость света в вакууме? Кроме того, происходит ли замедление времени и т. д.?

Итак, мы знаем, что скорость света в вакууме равна с .

Предположим, что оба наших наблюдателя движутся мимо друг друга со скоростью в в среде, в которой скорость света с ′ .

  1. Итак, применим ли и в этом случае обычный постулат относительности? То есть будет ли скорость светового луча в этой среде равна с ′ в системе отсчета обоих наблюдателей независимо от скорости источника/скорости наблюдателя и т.д.?

  2. Применимы ли в этом случае все релятивистские явления, такие как сокращение длины, замедление времени, парадокс близнецов и т. д.? Если да, то будет ли формула для γ модифицировать для использования с ′ , или мы все еще должны использовать с вычислять γ ?

Спасибо вам за ссылки. Мне особенно нравится второй вопрос, он задает тот же вопрос, что и этот. Но я чувствую, что он не получил такого подробного ответа, как этот вопрос.

Ответы (3)

Краткий ответ на первый вопрос — нет. Суть в том, чтобы понять, что свету не нужно давать особый пьедестал, который мы даем ему при анализе таких проблем, как выше. Все, что движется со скоростью с , будь то фотон или любая другая частица, будет следовать второму постулату относительности. С другой стороны, фотоны, которые не путешествуют со скоростью с из-за того, что они находятся в среде, являются обычными частицами, скорости которых должны быть сложены по теории относительности.

в Икс ′ "=" в Икс − в 1 − в в Икс / с 2

Ответ на вторую проблему — да , они будут применяться точно так же. Второй постулат специальной теории гласит, что все, что движется со скоростью 299 , 792 , 458 м/с движется с этой скоростью независимо от того, как вы двигаетесь. Преобразования Лоренца обычно выводятся для фотонов, но любая частица, движущаяся со скоростью с было бы достаточно, поскольку постулат касается скорости света, а не самого света.

Формула для γ "=" 1 / 1 − в 2 / с 2 для использования в замедлении времени / сокращении длины по-прежнему будет использоваться c, а не c'

@IndischerPhysiker уже ответил на вопрос, но я хотел бы привести пример черенковского излучения - явления, возникающего при движении частицы в среде быстрее скорости света (в среде), и ставит именно озвученный вопрос в ОП:

Черенковское излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое при прохождении заряженной частицы (например, электрона) через диэлектрическую среду со скоростью, превышающей фазовую скорость (скорость распространения волны в среде) света в этой среде. Специальная теория относительности не нарушается, поскольку свет распространяется медленнее в материалах с показателем преломления больше единицы, а скорость света в вакууме не может быть превышена (или достигнута) частицами с массой.

Обновление.
Я бы ответил на этот вопрос так: скорость взаимодействий неизменна . В вакууме скорость света (т. е. произведение длины волны на частоту) такая же, как и скорость взаимодействий, но не в среде, так как среда реагирует на поля электромагнитной волны. Но скорость взаимодействия, например, между волной и средой по-прежнему равна скорости света в вакууме. Это кажется парадоксальным только тогда, когда мы рассматриваем среду как непрерывную, тогда как на микроскопическом уровне мы все еще находимся в вакууме. Действительно, показатель преломления — это всего лишь упрощение для описания поля, которое представляет собой суперпозицию исходной световой волны и поляризации и намагниченности, индуцированных этой волной в окружающей среде:

Е "=" 1 ϵ 0 ( Д − п ) , Б "=" мю 0 ( ЧАС + М ) .

Связанный с этим вопрос - разница между фазовой скоростью , в п час "=" λ ν "=" ю / к и групповая скорость, в г "=" ∂ ю ( к ) / ∂ - фазовая скорость может превышать скорость света в вакууме, а групповая скорость не может - именно последней соответствует скорость, с которой распространяется информация. В вакууме или бездисперсионной среде ю ( к ) "=" с к и эти две скорости совпадают.

Чтобы сделать блочную кавычку, начните строку с >. Ваша цитата с фиксированной шириной забавно прокручивается на некоторых устройствах.
Спасибо за интересную информацию о черенковском излучении. Но я не совсем понял, как это относится к 2 вопросам, которые я изложил. Могли бы вы объяснить ?
Я расширил ответ, чтобы дать более глубокое понимание.
«Это кажется парадоксальным только тогда, когда мы рассматриваем среду как непрерывную, тогда как на микроскопическом уровне мы все еще находимся в вакууме». Другими словами, между частицами фотон движется со скоростью c, но по пути «сталкивается» с частицами, замедляя его?
@ShmuelNewmark электрическое поле света вызывает поляризацию и намагничивание среды. Скорость света в среде описывает полное поле, которое представляет собой сумму исходного и индуцированного полей.

Относительная скорость света в воде была впервые определена Физо , который экспериментально обнаружил, что она зависит от движения среды. Сочетание результата Физо и нулевого результата эксперимента Майкельсона-Морли послужило толчком к развитию специальной теории относительности. Итак, ответ на ваш первый вопрос заключается в том, что скорость света в среде зависит от относительного движения наблюдателя и среды и не является инвариантной.

Ответ на ваш второй вопрос заключается в том, что мы всегда используем инвариантную скорость с для вычислений преобразования Лоренца. с обычно называют «скоростью света», но точнее ее называют «скоростью света в вакууме». Было бы даже лучше назвать ее «скоростью гравитации», потому что это могло бы помочь избежать некоторых заблуждений относительно того, что свет является особенным, но по историческим причинам «скорость света», кажется, прижилась.

Я думаю, что «максимальная скорость сигнала» — лучший термин, поскольку он подчеркивает причинно-следственную структуру и приуменьшает значение «света».
Или вы можете измерять расстояния в (световых) секундах и с исчезает полностью. Тогда большая часть специальной теории относительности сводится к тому, что «все вещи движутся в пространстве-времени со скоростью 1 с/с», и нет необходимости искать концепцию, скорость которой была бы чем-то замечательна.
Это не сильно изменит ситуацию, вы просто получите c = 1 световую секунду в секунду. Просто числовое значение c изменится из-за изменения единиц
@RomanOdaisky Расстояния можно измерять в световых секундах в физике Галилея. В специальной теории относительности расстояния можно измерять в секундах скорости звука. Что важно для теории относительности, так это конечная максимальная скорость сигнала, которая инвариантна по отношению к бустинг-преобразованиям Лоренца… другими словами, бустинг-преобразованиям, собственные векторы которых соответствуют конечной скорости. Собственные значения являются доплеровскими факторами. (В случае Галилея собственное значение равно 1, а максимальная скорость сигнала бесконечна.)
Это не совсем то, что я имею в виду. В единицах, где с "=" 1 , все имеет одинаковую скорость: замшелый камень движется во времени только со скоростью 1 с/с, свет движется в пространстве со скоростью 1 с/с, не испытывая времени, ракета может двигаться в пространстве со скоростью 0,1 с/с, заставляя ее двигаться через время медленнее, на 0,995 с/с, что снова в сумме составляет 1 с/с. Не нужно фокусироваться на свете, когда все остальное имеет одинаковую скорость.
Инвариантна ли скорость света в среде, как инвариантна скорость света в вакууме? Кроме того, происходит ли замедление времени и т. д.?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v