Почему свет всегда распространяется прямолинейно?

Независимо от того, в каком кадре находится источник света, он всегда движется в этом кадре по прямой линии. Почему это? Мне это не кажется чем-то, что обязательно должно быть правдой. Если кто-то бежит вперед и посылает что-то перпендикулярно их движению, то почему оно продолжает двигаться вперед вместе с ними - оно не несет скорости источника.

Но он несет исходную скорость. Вы когда-нибудь шли вперед, подбрасывая мяч в воздух?
Но у шаров есть инерция... свет не имеет массы.
Другое дело, что свет требует специальной теории относительности, и у него тоже есть такие свойства, как импульс, даже если он не имеет массы.
Дорогой Тони! Я считаю, что большую часть того, что вам нужно, можно прочитать в книге Фейнмана «КЭД: странная теория света и материи». Как говорит Дэн, специальная теория относительности описывает сложение скоростей и «то, как выглядит свет» из разных относительно движущихся систем отсчета. Для действительно повседневного объяснения: даже с галилеевой относительностью («ежедневное» векторное сложение скоростей) что-то, движущееся прямо с постоянной скоростью в одной системе отсчета, все еще движется в любой другой системе отсчета, движущейся с постоянной скоростью относительно вас. А для стационарной относительно вас системы отсчета можно придумать аргумент симметрии...
т.е.... если светить в одном направлении, зачем ему искривляться? Это может произойти (и действительно так) только в том случае, если в пространстве есть некоторая асимметрия. Так направьте лазерный луч в сухой воздух в ясный день - он идет прямо, потому что свойства вакуума (сухой, однородный температурный воздух почти одинаковы) не имеют в них перекосов или неровностей - но направьте его на горячую дорогу и он будет изгибаться вверх: нагревание дороги воздуха над ней заставляет скорость света зависеть от положения, и симметрия нарушается.
Но с такой логикой, почему свет идет под углом в неподвижной системе отсчета только для того, чтобы приспособиться к движущейся системе? Мне это не кажется правильным.
@Tony Hint: Почему ровный луч в горизонтальной рамке наклонен под углом в повернутой системе отсчета только для того, чтобы приспособиться к наклону вашей головы?
Я не уверен, что следую. Кажется вполне приемлемым предположение, что что-то будет идти «прямо» в одном кадре, самое близкое, что я могу придумать, это аналогия с мячом, но у света нет инерции!
Почему ваша "аналогия с мячом" здесь не работает?
Потому что у света нет инерции... шарики продолжают двигаться со скоростью источника, а свету-то зачем?
@Tony Потому что у света нет инерции! Нет никакого способа замедлить это.
Но почему он должен иметь скорость в направлении источника? Его выталкивают перпендикулярно наружу.
@ Тони, во-первых, мы должны говорить здесь об инерциальных кадрах. По сути, это линейное преобразование: линия становится линией. Теперь одной из отправных точек для ответа на ваш вопрос об инерции является рассмотрение того, что является источником света. Скажем для упрощения, что он исходит от колеблющегося диполя. Если вы носите диполь с собой, когда бежите, то из системы отсчета источник движется. Свет излучается там, где возникают конструктивные помехи, следующие за движением источника.
Любопытно, что свет не всегда движется прямолинейно news.sciencemag.org/2012/04/light-bends-itself <br>Вот ссылка на статью в Phys. Преподобный Летт. описывая это более подробно, взято из приведенной выше статьи: prl.aps.org/abstract/PRL/v108/i16/e163901 .

Ответы (3)

В геодезических все движется, если на него не действует сила, отличная от гравитации — это аксиома общей теории относительности (уравнение геодезии). Геодезические — это прямые линии в отсутствие гравитации — это часть другой аксиомы общей теории относительности (действие Эйнштейна-Гильберта, или EFE, или что-то в этом роде).

Свет мало взаимодействует со всем, за исключением довольно слабого взаимодействия с гравитацией и с некоторыми разнообразными узорами рассеяния, такими как те, которые позволяют вам на самом деле видеть вещи, но они довольно точны (отражение, преломление и т. д. - пути точечны). пока граница рассеяния резкая), так что вы все равно видите кучу прямых линий.

@Dimension1n0: Это не запись, гравитация не должна учитываться. Вещи (в том числе и свет), на которые влияет только гравитация, будут иметь геодезические мировые линии.

Это аксиома общей теории относительности. Основное предположение. Более точным утверждением было бы то, что свет всегда движется по геодезической пространственно-временной. Классическое сложение скоростей в ньютоновской механике не работает в теории относительности (самый крайний случай — свет). Это источник всех странных вещей в теории относительности.

Прямолинейность световых лучей следует из конструктивной интерференции волн, которые приблизительно следуют кратчайшему пути (или, в более общем случае, экстремальному пути).

Вокруг экстремального пути производная длины пути по вариациям пути равна 0. Следовательно, все приблизительно экстремальные пути имеют одинаковую длину и, следовательно, одинаковую фазу, заставляя волны, следующие за ними, конструктивно интерферировать. Пути вокруг неэкстремального пути деструктивно интерферируют, а волны, следующие за ними, компенсируются. Это объяснение классически применимо к электромагнитному полю и уравнению Максвелла или квантово-механически к полю амплитуд. Это также объяснение принципа Гюйгена.

Фейнман дает подробное объяснение этого в КЭД, странной теории света и материи , а также в своих конспектах лекций и в других местах.

Точное утверждение должно заключаться в том, что свет в свободном пространстве движется прямолинейно и с постоянной скоростью относительно инерциальных систем отсчета. Он не движется прямолинейно или с постоянной скоростью в ускоряющих системах отсчета или в неоднородных средах.

Тот факт, что скорость света не зависит от скорости наблюдателя, является релятивистским эффектом. Формально это постулат специальной теории относительности.

В общей теории относительности свет следует геодезическим относительно метрики пространства-времени.

Почему свет всегда распространяется прямолинейно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v