>> 自然の科学 >  >> 物理

光子が2つのミラーの間で跳ね返っていて、段階的に直線に移動する装置が光の速度に近づいている場合はどうなりますか?

これは、特別な相対性理論の中心に到達する魅力的な思考実験です!これが何が起こるか、そしてその理由は次のとおりです。

光子の視点:

* 時間拡張: 光子の観点からは、時間は効果的に停止します。これは、光子が常に光の速度で移動するためであり、その基準のフレームから、時間が経過しないためです。したがって、鏡が動いているにもかかわらず、光子はそれらの間で跳ね返るのにかかる時間に変化を経験しません。

* 長さ収縮: 同様に、ミラー間の距離は、光子の観点からゼロに収縮するように見えます。

オブザーバーの視点:

* ドップラーシフト: 装置の外側の観測者は、ドップラー効果による光子の周波数の変化が見られます。 装置が光の速度に近づくと、ミラーがオブザーバーに向かって動いているときに光子の周波数が増加し(ブルースシフト)、ミラーが移動すると減少します(赤シフト)。

* 時間拡張: オブザーバーは、光子が鏡の間で跳ね返るのに時間がかかるなど、装置の内部で遅くなる時間を見るでしょう。これは、時間が相対的であり、装置が光の速度に近づくと、その中の時間は観察者の参照フレームに比べて遅くなります。

意味:

* 光の速度は一定です: 光の速度は普遍的な定数です。つまり、相対的な動きに関係なく、すべてのオブザーバーにとって同じです。これが、装置が加速しても、光子の速度が一定のままである理由です。

* 相対論的効果: この実験は、特別な相対性理論の奇妙で直観に反する性質を強調しています。時間と空間に関する私たちの毎日の直観は、光の速度に近づく速度で壊れます。

キャッチ:

* 光の速度を達成する: 鏡装置のような巨視的なオブジェクトが実際に光の速度に到達することは不可能です。これは、オブジェクトが光の速度に近づくと、その質量が無限に増加し、さらに加速するために無限のエネルギーが必要であるためです。

要約すると、この思考実験は、光の速度、時間拡張、長さの収縮の恒常性を含む特別相対性理論の基本原理を示しています。

  1. 体の慣性はその質量に等しいですか?
  2. 力は、移動するオブジェクト速度の質量を掛けることによって発見されますか?
  3. 分岐したノズルの収束の喉のセクションでマッハナンバー1なのはなぜですか?
  4. なぜ弓はエネルギーの弾力性のある形態なのですか?
  5. ポーランドの物理学者とは何ですか?
  6. 測定は実験科学とどのように関係していますか?