¿Por qué no podemos ver la luz que viaja del punto A al B?

A veces lo hacemos, y el fenómeno se llama eco de luz .

Lo que estás viendo NO es gas en movimiento. Es un "eco" exactamente como usted describe.

El problema es que necesitas un pulso de luz. Si tiene un flujo de luz constante, los "ecos de luz" serán exactamente como los que ve en la niebla en la Tierra.

Sería posible ver el progreso de los fotones a través del espacio si el pulso de luz fuera extremadamente intenso y si la nube de polvo de la que se reflejan estuviera posicionada y moldeada para reflejar la luz hacia nosotros. En lugar de disparar un rayo desde el punto A al punto B, sería mejor si la fuente de luz estuviera entre nosotros y la nube de polvo, ya que la luz reflejada en la nube nos parecería más intensa y es más probable que la veamos. Es mejor si el pulso fuera instantáneo, ya que de lo contrario parecería ser una bola de gas difusa en expansión sin detalles interiores, como señala John Rennie en su comentario.

Todas estas condiciones se cumplieron con el enlace que proporcionó NeuroFuzzy, que parece ser una fotografía de lapso de tiempo de un pulso de luz de V838 Monocerotis haciendo eco de un polvo podría detrás de él, el eco de luz más espectacular en la historia de la astronomía, según el Agencia Espacial Europea.

Es mucho más brillante incluso que una supernova, pero no es exactamente una explosión. La luz del pulso inicial llegó a la tierra en 2002. V838 Monocerotis no perdió su piel exterior. En cambio, se expandió enormemente en tamaño, hasta que su piel exterior no estaba mucho más caliente que una bombilla. Este es un comportamiento muy inusual y puede haber sido causado por una estrella canibalizando a otra.

La animación del eco de luz NO representa desechos expulsados. Lo que ves es la luz misma reflejándose en el polvo interestelar que se encuentra principalmente detrás del progenitor, no frente a él. El eco de luz forma un elipsoide en expansión con V838 Monocerotis en un foco y nosotros, los observadores, en el otro. Es cóncavo hacia nosotros. Una buena descripción está en el artículo de Wikipedia, que es el último enlace a continuación.

Aquí hay un relato del evento y un video de lapso de tiempo aún mejor, gracias al telescopio Hubble: http://www.theatlantic.com/technology/archive/2014/06/space-cannibalism-is-beautiful/373260/ . Es fascinante ver el progreso de los propios fotones a medida que recorren grandes distancias.

Aquí hay una historia más completa del evento, con una bibliografía: http://www.phschool.com/science/science_news/articles/enigmatic_eruption_v838.html .

El artículo de wikipedia también incluye una buena bibliografía de referencias a este pulso de luz y el eco de luz posterior: https://en.wikipedia.org/wiki/V838_Monocerotis .

Si parte de la luz se refleja en el polvo en un ángulo tal que se desvía para alcanzar al observador, el observador verá esa luz. Sin embargo, esos fotones específicos que llegan al observador no llegarán a B (a menos que sean reflejados allí por el observador). De manera similar, a menos que el observador esté en el punto B (que no es el caso en la pregunta formulada), o que la luz se refleje desde B hacia el observador, la luz que llega a B no llegará al observador.

El observador puede usar la experiencia pasada sobre el comportamiento de la luz, etc. para inferir que la fuente de la luz no son las partículas de polvo sino A, y que cualquier luz que no sea disipada por el polvo llegará a B. Por ejemplo, en la siguiente imagen, puede inferir que la fuente de la luz es el sol y que parte de la luz, no disipada por partículas en el aire, probablemente alcanzará puntos particulares en el suelo en ese campo. Aquí, también podemos ver que parte de la luz que llega a esos puntos en el suelo se refleja hacia el observador, lo que confirma la inferencia.

El observador, ilustrado como un ojo, es un detector de luz que solo detecta la luz que le llega, el observador, no la luz que no le llega. (Esa es la respuesta corta a la pregunta). El observador también tendrá que esperar el tiempo que sea necesario para que los fotones vayan de A a lo que sea que se refleje, al observador.

Por el contrario, en esta segunda foto, ciertas frecuencias de luz se reflejan desde B (puntos en el suelo) hacia el observador, pero el camino que sigue la luz no se muestra tan claramente debido a la diferente cantidad de partículas en el camino entre esos puntos de tierra y la fuente de luz.

Usando una cámara que puede capturar "Movimiento a un billón de fotogramas por segundo" , esto se puede hacer a escala de laboratorio. La técnica empleada ha sido denominada femtofotografía .

(Crédito de la imagen de Ramesh Raskar, profesor asociado, MIT Media Lab)

Por supuesto, una cámara que literalmente toma un billón de fotogramas completos por segundo es totalmente imposible con la tecnología actual. Suponiendo un tamaño de cuadro de 1000x1000 píxeles y 3 bytes por píxel, una cámara de este tipo tendría que generar una tasa de datos sin procesar total de al menos$3*10^{18}$bytes/segundo o 24 mil millones de Gigabit/segundo!

En su lugar, la escena fotografiada debe ser repetible (es decir, totalmente inmóvil y sin variaciones en la iluminación ambiental). Se utiliza un láser para enviar muchos pulsos cortos de luz a la escena. Además de iluminar la escena, el pulso de luz láser activa un tubo de rayos , que captura de manera efectiva una línea de exploración de la imagen. Con múltiples exposiciones repetidas, las líneas de escaneo se pueden construir en una imagen y múltiples imágenes en un video de movimiento completo. El truco está en la cuidadosa sincronización del tiempo y los puntos de vista.

Más información del MIT aquí .

Digamos que construyes un contador de pelotas de ping pong. Incrementa el conteo cada vez que una pelota de ping pong golpea el sensor.

Lanzas una pelota y golpea el sensor: ¡Detectado!

Lanzas una pelota a través del sensor de izquierda a derecha... sin detección, porque no golpeaste el sensor.

Su globo ocular es un sensor de luz, que crea imágenes a partir de la luz que llega a su nervio óptico . No puedes ver la luz que no entra en tu ojo.

Mi proyecto de maestría fue algo como esto (aunque con líneas de emisión alfa de hidrógeno para nubes de gas entre galaxias en lugar de polvo entre estrellas) y la respuesta en ese caso (y casi seguro también en este) es que no puedes verlo porque es demasiado tenue, aunque usar cientos de horas de telescopio puede acercarte (tal vez).

Nuevamente, esto no es exactamente lo mismo, pero es un concepto relacionado: http://arxiv.org/pdf/0711.1354v1.pdf

(Ese no era yo, pero era el documento al que me refería con más frecuencia).

Bajo las condiciones estipuladas, la pregunta es una declaración falsa . De hecho, podríamos " ver" el haz de luz entre los puntos A y B. A medida que los fotones viajan del punto A al B, algunos fotones se desviarán (al chocar con las partículas de polvo) en nuestra dirección, permitiéndonos para "ver" la viga. Solo en ausencia de partículas de polvo (o cualquier otra partícula), no podríamos ver el haz de luz.
Para evitar complicaciones debido a la intensidad de la luz, las grandes distancias y la difusión, el experimento se realiza en un laboratorio, utilizando un rayo láser, y la distancia entre A y B es igual a un nanosegundo de luz.

Si el fotón que describiste se va a mover de A a B, no hay razón para que puedas verlo en la posición C. Porque si pudieras ver el fotón, se habría movido de A a C, donde estás tú, no B. Por lo tanto, no puedes ver el camino por el que viaja la luz, a menos que, como dijeron otros, algo como un átomo lo desvíe. En todas las respuestas anteriores, algo ha reflejado la luz para que llegue a la cámara del fotógrafo. De lo contrario, es imposible ver ese fotón.