Войти
Парадокс маяка - это мысленный эксперимент, в котором скорость света это приложение не превышено. Представляется, что вращающийся луч света от маяка перемещается от одного объекта, чтобы осветить второй объект. Чем дальше от маяка находятся два объекта, тем дальше расстояние между ними пересекает световой луч. Если объекты находятся достаточно далеко от маяка, места, где луч попадает на объект 2, будут пересекать объект с видимой скоростью, превышающей скорость света, возможно, передавая сигнал на объект 2 со сверхсветовой скоростью , что нарушает Специальная теория относительности Альберта Эйнштейна .
Решение этого парадокса состоит в том, что сверхсветовые скорости можно наблюдать, потому что никакие реальные частицы или информация не перемещаются от объекта 1 к объекту 2. Поперечная скорость видимая скорость луча, идущего по небу между объектами, превышает скорость света, но это отдельные фотоны света. Никакие фотоны не проходят путь от объекта 1 до объекта 2; фотоны в световом луче движутся по радиальному пути наружу от маяка со скоростью света. Теория относительности утверждает, что информация не может передаваться быстрее света. Этот эксперимент на самом деле не передает сигнал от объекта 1 к объекту 2. Время, когда луч света попадает на объект 2, контролируется человеком на маяке, а не кем-либо на объекте 1, поэтому никто на объекте 1 не может передать сообщение. объект 2 этим методом. Поэтому теория относительности не нарушается.
Рисунок 1. Диаграмма, показывающая наблюдаемое расстояние, пройденное светом ( из точки A в точку B), когда источник света вращается. Маяк посылает мощный луч света, который распространяется на значительные расстояния от точки происхождения. Этот свет постоянно вращается по кругу вокруг маяка. Этот мысленный эксперимент предполагает, что свет, движущийся в этой ситуации, на самом деле движется быстрее скорости света. Наглядное изображение этой ситуации можно увидеть на рисунке 1. Это представляет собой парадокс, поскольку, согласно теории относительности, скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, независимо от их относительной движения или движения источника света, и ничто не может двигаться быстрее этой скорости.
Рис. 2. Диаграмма, показывающая расстояние, которое, по наблюдениям лазера, проходит на Луне (от точки A до точки B) при движении источника света вбок на Земле. Подобный пример можно объяснить движением лазера по лицевой стороне Луны. Этот парадокс возникает на основе простого принципа: если кто-то стоит на расстоянии «X» от объекта и направляет лазер с одной стороны (A) объекта на другую сторону (B) объекта, он повернуть руку на угол «Y». Таким образом, по мере увеличения X, Y будет уменьшаться, так как запястье должно будет поворачиваться на меньший угол, чтобы переместить лазер из точки A в точку B. Кроме того, с меньшим углом будет уменьшаться время, необходимое для поворота запястья. (чтобы повернуть запястье на меньший угол, потребуется меньше времени). В отношении далеких объектов, таких как Луна, возникает парадокс, когда человека просят гипотетически переместить лазер с одной стороны на другую. Повернув запястье на полградуса, человек может перемещать лазер с одной стороны луны на другую. Может показаться, что лазерная точка движется быстрее света, поскольку движение запястья на таком большом расстоянии может создать иллюзию того, что объект может пересечь диаметр Луны (6000 км, из-за кривизны) за миллисекунды (рис. 2). Основываясь на последующих расчетах (расстояние между точками A и B, деленное на время, необходимое для перемещения лазера от A к B), может показаться, что точка света движется со сверхсветовой скоростью , хотя в действительности это последовательные фотоны, испускаемые источником, движущимся по поверхности луны.
Парадоксальный аспект каждой из описанных мыслей Эксперименты вытекают из специальной теории относительности Эйнштейна, которая провозглашает скорость света (около 300 000 км / с) как верхний предел скорости в нашей Вселенной. Равномерность скорости света настолько абсолютна, что независимо от скорости наблюдателя, а также скорости источника света скорость светового луча должна оставаться постоянной.
При рассмотрении движения объекта изображения, созданного лазером на Луне, некоторые физические ограничения должны быть нарушены, чтобы проследить видимую траекторию на сверхсветовых скоростях. Чтобы приблизиться к скорости света и, следовательно, пройти ее, объект должен быть ускорен за счет бесконечного потенциала, что невозможно в физической вселенной. Процесс ускорения также может привести к тому, что объект будет иметь бесконечную массу, что не только логически невозможно, но также вызовет серьезные гравитационные эффекты в окружающем пространстве-времени. Однако эти эффекты, которые не имеют эмпирических данных, позволяют сделать вывод, что существует простое физическое объяснение.
Фундаментальное непонимание этого парадокса состоит в предположении, что проецируемое изображение, вызванное световым лучом, является физическим объектом и, следовательно, должно подчиняться физическим законам. На самом деле никакие физические законы не нарушаются, поскольку нет физического объекта, движущегося быстрее света. Этот парадокс использует кинематические процессы для объяснения движения этого кажущегося объекта. Однако проецируемое изображение на Луну или изображение, созданное маяком, не является реальным объектом. Кажущееся боковое движение по поверхности Луны является результатом движения источника света посредством некоторого углового вращения, как показано на рисунке 2, а не сверхсветового движения по его поверхности. Угловое движение источника создает преобразование изображения, проецируемого на Луну, пропорционально расстоянию между экраном (который в данном случае является Луной) и источником. Таким образом, если кто-то подойдет достаточно близко к Луне и повернет лазер на тот же угол, изображение будет двигаться со сверхсветовой скоростью, даже если ничего, что должно повлиять на его скорость, не изменилось. Если бы изображение было физическим объектом, оно могло бы перемещаться по поверхности Луны с той же скоростью, независимо от расстояния до наблюдателя. Понимая это, парадокс начинает разгадываться.
Рисунок 3: Альтернативное объяснение бокового движения луча света на Луне. Естественно представить это явление как обилие неподвижных фотонов внутри тот же луч света, создающий пятно на Луне. Чтобы изображение могло перемещаться от одного конца Луны к другому, каждый фотон должен перемещаться в боковом направлении вместе с движением проекции. На самом деле это не так, луч света представляет собой набор движущихся фотонов, и в каждый момент времени разные группы фотонов, обнаруживаемые глазом наблюдателя, создают изображение, видимое на поверхности Луна. Кажущееся боковое движение вызвано новыми фотонами, движущимися по другому пути от источника света до Луны, вызванного вращением источника, попадающего в соседнюю позицию во всех случаях во время вращения. Это изображено на рисунке 3, движение из точки A в точку B можно визуализировать с помощью набора фотонов, каждый из которых движется по своей траектории от Земли до Луны. Было решено, что парадокс является результатом геометрии системы, вызывающей иллюзию сверхсветового движения, а не реально происходящего сверхсветового движения.
Последняя проблема с этим объяснением заключается в том, что, похоже, нет задержки между щелчки запястья и движение изображения на Луне, процесс, который ожидается, если разрешение фотона правильное. Это не отменяет разрешения парадокса. Кажущаяся одновременность является результатом большой величины скорости света и неспособности наблюдателей обнаружить столь быстрые изменения. В идеальных условиях ожидаемая задержка была бы заметна.
