Imagínese si quiere, un hilo de cable de fibra óptica de 186,000 millas de largo. Se envía un pulso de luz a través del cable estacionario: la luz tarda 1 segundo en recorrer toda la longitud del cable.
Ahora nuevamente, imagine este mismo cable de fibra óptica viajando a 98,000 millas por segundo y se envía un pulso de luz a través del cable. En este caso, tanto el cable como el pulso de luz viajan en la misma dirección. ¿Cuánto tarda la luz en recorrer la longitud del cable? ¿Le tomaría a la luz 2 segundos recorrer 1 segundo luz de distancia a través del cable?
Carl Sagan, "No añadirás tu velocidad a la velocidad de la luz"
Una vez más, imagine que este mismo cable de fibra óptica viaja a 98,000 millas por segundo... pero esta vez el pulso de luz se envía en la dirección opuesta a la que se mueve el cable. ¿La luz tarda solo medio segundo en recorrer la distancia de 1 segundo luz?
si el cable se mueve al 99,9% de la velocidad de la luz y se envía un pulso de luz perpendicular al curso del cable... ¿se pierde la información porque la luz no puede moverse en la dirección en que se mueve el cable Y su trayectoria dentro del ¿cable de fibra óptica?
Reemplacemos el cable de fibra óptica con una fuente láser y un fotodetector a distancia mi separados en el vacío y en reposo entre sí. La fuente de láser apunta directamente al fotodetector. Alice observa la fuente láser y el detector moviéndose a velocidad constante mal con respecto a su marco inercial, en sentido positivo dirección. La fuente dispara un pulso en el momento exacto cuando pasa por Alice. Entonces, según Alice, ¿cuánto tarda el pulso de luz en llegar al detector? ¿Qué pasa si la fuente y el detector cambian de lugar? ¿O si la dirección fuente-detector es perpendicular a la dirección del movimiento?
Respuesta corta : para , Alice ve que el pulso de luz golpea el detector después o . Cuando la fuente y el detector cambian de lugar, ella observa la detección después o , mientras que para una configuración perpendicular a la dirección del movimiento, ella ve o .
Detalles alargados :
1. Pulso de luz de propagación hacia adelante
Debido a la contracción de la longitud, en Alice ve el detector en la posición , con el factor de dilatación del tiempo y . Entonces ella encuentra que viaja de acuerdo a
Aquí está el problema confuso :
En el cuadro fuente-detector, la duración correspondiente es claramente . Pero si el tiempo en el cuadro fuente-detector le parece a Alice dilatado en el tiempo, tal que , entonces como es que para encontramos en lugar de ?
Si observamos detenidamente, Alice determina el tiempo de propagación del pulso como el tiempo durante el cual observa que el detector se mueve de
Tenga en cuenta que Alice ve el pulso de luz acercándose al detector a una velocidad relativa aparente
2. Pulso de luz que se propaga hacia atrás
Supongamos ahora que la fuente y el detector cambian de lugar. La fuente dispara a en la época de Alicia, cuando pasa el marca en ella -eje, y en el negativo dirección. En el mismo momento, Alice ve el detector en . Ella observa el pulso de luz propagándose de acuerdo con
En el cuadro fuente-detector, la fuente dispara desde la ubicación , pero a tiempo , y el pulso se propaga hasta que se encuentra con el detector en
Tenga en cuenta que ahora Alice observa el pulso de luz acercándose al detector a una velocidad relativa aparente
3. Pulso de luz que se propaga perpendicularmente a la dirección del movimiento
Finalmente, cuando la fuente y el detector están dispuestos perpendicularmente a la dirección de movimiento de Alice, tenemos una variante de la configuración del reloj de luz. En este caso, Alice observa el pulso de luz que va a la velocidad de la luz en una dirección inclinada en relación con la dirección de movimiento de la fuente en una pendiente. y golpear el detector después de un tiempo . Esta respuesta explica con más detalle por qué sucede esto.
Si prefiere considerar un cable de fibra óptica donde la luz se propaga a , como se sugiere en uno de los comentarios, simplemente use la fórmula de adición de velocidad para obtener la velocidad de un pulso como lo ve Alice, luego aplique el mismo razonamiento.
Hay dos cosas: La luz y el cable. La luz se mueve a una velocidad de 18600 millas/segundo hacia el norte, el cable se mueve a una velocidad de 98000 millas/segundo hacia el sur. Las dos cosas tienen velocidades que se les permite tener.
La distancia entre la luz y el cable cambia 284000 millas/segundo.
Ahora permítanme recordarles que había dos cosas con esas velocidades que tienen las dos cosas. La última velocidad no es una velocidad de ninguna cosa, ya que ambas cosas tienen otra velocidad que 284000 millas/segundo, y no hay más cosas que dos.
284000 millas/segundo es una velocidad. Úselo para calcular qué tan rápido cambia una distancia, tal como lo hizo.
Repito una vez más: 284000 millas/segundo no era la velocidad de ninguna de las dos cosas. Y nada en absoluto está mal con una velocidad de miles de millones de millas por segundo. Por ejemplo, una fábrica de cables de fibra óptica puede producir cables ópticos a una velocidad de miles de millones de millas por segundo.
Hay algunas cosas relacionadas aquí. Deje que la luz se mueva hacia la derecha y que el cable se mueva hacia la izquierda a gran velocidad. .
Primero, suponga que la luz no está en el cable. Si la luz se mueve hacia la derecha y el cable se mueve hacia la izquierda, ¿puede la luz atravesar la longitud del cable (un segundo luz de largo) en menos de un segundo?
¡Sí! La velocidad relativa de dos objetos puede ser mayor que , y se calcula simplemente sumando sus velocidades, obteniendo . La fórmula de adición de velocidad relativista no se aplica aquí ya que todo está en un marco de referencia.
Ahora, suponga que la luz está en el cable y se propaga a través del cable con velocidad . ¿Que ves?
Velocidad de propagación significa 'velocidad en el marco del propio cable'. Entonces la luz se mueve con velocidad. en el marco del cable, y el cable se mueve con velocidad en tu marco. Puedes encontrar qué tan rápido va la luz, según tú, sumando estas dos cantidades con la fórmula de suma relativista. Lo que encontrarás es que la luz se moverá con velocidad
A pesar de esto, no importa lo que esté haciendo el cable, la luz siempre saldrá por el otro extremo. Para ver esto, tenga en cuenta que en el marco de referencia del cable, el cable está quieto y la luz se mueve a la derecha a la velocidad . Si sale en el marco del cable, también lo hará en el tuyo.
Las respuestas a este problema se pueden obtener más fácilmente al tener la fuente de luz "conectada" al cable óptico. De esta forma el marco de referencia para todos los casos, es el cable óptico, y su movimiento no tendrá efecto sobre la velocidad de propagación del pulso de luz en el cable . Bajo esta condición, es fácil ver que el pulso tardará 1 segundo en recorrer la longitud del cable, independientemente de la dirección y la velocidad que tenga el cable óptico (casos 1 y 2). En el caso de que el pulso se envíe perpendicular al movimiento del cable, el pulso de luz nunca "entra" en el cable, la información se pierde., porque no hay componente del pulso en la dirección del cable.
Hay dos cosas: La luz y el cable. La luz se mueve a una velocidad de 18600 millas/segundo hacia el norte, el cable se mueve a una velocidad de 98000 millas/segundo hacia el sur. La luz no tiene nada que ver con la velocidad del cable. Si el observador se encuentra al final del norte, leerá que la velocidad es igual a la velocidad de la luz únicamente. Debe entenderse que la luz es un fenómeno cosmológico y el cable es un fenómeno físico.
Voy a suponer que de alguna manera construiste un cable de fibra óptica al vacío. Aunque CONVENCIONALMENTE no agregas tu velocidad a la velocidad de la luz, cuando tu velocidad se acerca a la velocidad de la luz, tu velocidad entra en juego. Si su cable vuela al 99 % de la velocidad de la luz y el rayo de luz está justo al lado, en relación con el cable, la luz viaja al 1 % de la velocidad de la luz. Debido a que el cable viaja tan rápido, la luz tardaría más en recorrer esa longitud. Aunque la luz viaja rápido, sigue las leyes del movimiento: T=D/V (el tiempo es igual a la distancia dividida por la velocidad). La distancia efectiva se duplica si el cable viaja a la mitad de la velocidad de la luz.
SIN EMBARGO
Si una linterna viaja a la velocidad de la luz y la enciendes, la luz de la linterna no viajará más rápido que la velocidad de la luz.
Muza
david z
Mateo Ozga
curioso
Mateo Ozga
Aser
dmckee --- gatito ex-moderador