Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Большая витрина: от крупнейших школ до частных авторов. Сравнивайте по цене, длительности, формату и выбирайте самый подходящий курс!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 18
Всё так, только чуть уточним формулировку: с объектом, который движется со скоростью света, невозможно связать систему координат в формализме СТО.
С точки зрения фотона никакого фотона не существует. Просто один электрон переходит с высокой орбиты на низкую и тут же в том же месте другой электрон переходит с низкой орбиты на высокую. Ну потому что при скорости света расстояние между этими электронами сжимаются до нуля за счёт эффекта лоренца. Просто один электрон толкает другой.
Но ведь вся статья как раз о том, что никакой "точки зрения фотона" просто не существует. Я бы даже пошел дальше: сам вопрос "как оно там с точки зрения фотона" не имеет смысла, коль скоро двигаться со скоростью света могут только безмассовые частицы
Ну если взять не фотон, а, например нейтрино и асимптотически “приближать” его к фотону - то так оно и будет: пространство сжимается и при очень болшой гамме - у вас галактики оказываются в миллиметрах друг от друга.
Но вся беда в том, что у нас - все частицы безмассовые изначально, а массу они приобретают в процессе взаимодействия с полем Хиггса, хи-хикс.
Так что все эти изощрённые рассуждения - схоластика галимая.
Вообще, в математике есть совершенно законная процедура предельного перехода - мы можем сколь угодно приближаться к скорости света - и при этом у нас будут наблюдаться все соотв. релятивистские эффекты. Так что - нет, автор пытается как-то куда-то вывернуться так, что-б и мышку съесть - и на ёлку влезть.
Например, что фотон видит Вселенную сжатой в определённом направлении. Что для него расстояние до далёкой звезды сокращается до нуля. Что он мгновенно оказывается в месте назначения. Что он способен «увидеть» всю историю Вселенной от Большого взрыва до далёкого будущего.
Ещё одна популярная фраза: фотон, поскольку для него не проходит собственное время, якобы существует в каком-то смысле вечно.
Ну да, тут и правда проще "опираться" на лоренцово сокращение длины. Опираться в кавычках, потому что, как было указано, с фотоном нельзя связать ИСО, а потому это сознательное использование формул за областью их применимости, потому что лучшего матаппарата в настоящий момент нет.
И выводы получаются ожидаемо обескураживающие. На первый взгляд всё логично. Раз для фотона обратный гамма-фактор равен нулю, то лоренцево сокращение длины говорит, что его "собственный" пройденный путь будет равен нулю. Но путь откуда и куда? Что такое для фотона начало пути и что есть конечная точка? Очевидно, что начало это момент, когда фотон был излучён. А конечная, когда перестал существовать, например в результате поглощения.
Т.е. всё очевидно. Раз фотон излучается и поглощается в одном и том же "собственном" моменте времени, то никакой вечности у него нет, никакую всю историю вселенной он не видит, наоборот, он сам для себя вообще не существовал. Прожил ноль времени, пролетел ноль расстояния. Потому и систему отсчёта не связать. Не с кем. Но говоря так, надо поставить жирную звездочку, потому что возникает ещё одна ситуация, которая как раз вызывает у меня изрядное любопытство. Ведь чтобы так было каждый излучённый фотон должен когда-нибудь перестать существовать.
Согласно современным представлениям физики, большая часть излучённых фотонов никогда не поглотиться. Сейчас они просто промахиваются между звёзд, планет, пылинок. В будущем звёзды погаснут, белые карлики остынут, пыль и чёрные карлики упадут на чёрные дыры, чёрные дыры испарятся, составные и нестабильные частицы распадутся и останутся только фотоны, медленно остывающие в бесконечно расширяющейся вселенной. Это сценарий тепловой смерти. Самое вероятное будущее с точки зрения современной физики.
Во вселенной не останется ничего, что могло бы поглотить фотоны. Но они ещё какое-то время смогут рассеиваться на самих себе. Несколько фотонов могут встретиться в одной точке и их суммарная энергия может оказаться достаточной для рождения электрон-позитронной пары. Которая затем аннигилирует, породив несколько новых фотонов.
Но у мёртвой вселенной нет срока годности. Она будет так существовать вечно. И расширяться вечно. Пока каждый квант не окажется под собственным космологическим горизонтом. Теперь рассеиваться стало не на чем. Путь, который предстоит пройти фотону равен бесконечности. Обратный гамма-фактор по прежнему ноль. "Собственное" пройденное расстояние оказывается равно бесконечности умноженной на ноль. Ой. Результат этой операции не определён. Не ноль, не бесконечность, не единица, не минус одна двенадцатая... Нет ни одного числа, ни естественного, не искусственно введённого, вроде комплексной единицы, которое могло бы выразить результат.
Фотоны существуют. Вселенная существует. Тепловая смерть выглядит естественным результатом. А фотоны в таких условиях существовать не могут.
Можно предположить, что за бесконечное время расширения, красное смещение охладит фотоны настолько, что их частота станет равна нулю. Т.е. они просто исчезнут в никуда. Это возможно. Во вселенной нет симметрии во времени, значит глобально закон сохранения энергии не выполняется. Фотоны могут исчезнуть. Но раз им на это понадобится бесконечное время, мы никуда не деваемся от произведения бесконечности на ноль при вычислении "собственного" пройденного пути.
Судьба фотонов в вечной вселенной явно интереснее того сломаны ли у них часы... Хотя по сути это один и тот же вопрос. :)
А зачем так далеко ходить за фотоном, возьмите для начала обычный камень. Сколько живет камень? Как он видит вселенную и ощущает время?
Ответ - никак, способность ощущать имеется только у живой материи, для которой время вполне себе объективная характеристика реальности. Как и необходимость дышать. Нужно ли фотону дышать? Что чувствует фотон без кислорода, еды и плэйстейшена?
Это я к тому, что к неживой материи абсолютно неприменимы мерки живой.
Время существует только в сознании живого организма, способного это время ощущать на своей шкуре.
Камню, как и фотону, не бывает медленно, быстро, грустно, весело, жарко и холодно. Для него не существует цветов, рифм и нот.
По мне так физики чем то не тем занимаются)
А занимаются ли этим физики? Возможно, это мы, обыватели, фантазируем, а физики иногда играют с нами в эту игру, предлагая объяснения.
Ответ - никак, способность ощущать имеется только у живой материи
Типичная ловушка неправильного толкования терминов предметной области. В физике наблюдатель это не живое существо, а любой объект, способный к взаимодействию. Излучатель радиоволн летит прямолинейно и равномерно. Условно неподвижный, не связанный с ним датчик, регистрирует увеличение частоты излучения приближающегося излучателя. Точно такой же датчик, установленный на самом излучателе фиксирует постоянство частоты. Внешний наблюдатель / Внутренний(Собственный) наблюдатель.
P.S. Мой любимый пример: У астрономов металлами являются абсолютно все элементы, кроме водорода и гелия. Живите с этим. :)
В физике наблюдатель это не живое существо, а любой объект, способный к взаимодействию.
Это не совсем так. Не так всё примитивно. Есть разные интерпритации, разные взаимодействия. Например отражение фотона зеркалом или прохождение по волноводу (почему-то?) как наблдение не “защитывается”. И речь в термине “наблюдении” идёт именно о проведении замеров “экспериментатором”. Нет замера - нет наблюдения.
А вот что можно назвать “замером” - вопрос очень дисукуссионный.
Замер это не дискуссионно. Замер - это взаимодействие. Но в случае опыта - это взаимодействие с датчиком. Потому что без датчика ты не получаешь информации о том, что там происходит. Зеркало само по себе ничего никуда не передаёт, поэтому взаимодействие с ним наблюдением не считается. Хотя на сам фотон оно ещё как воздействует.
С зеркалом это тоже взаимодействие (даже давление на зеркало идёт!), но не измерение. А вот датчик - измерение. Откуда вселенная знает что есть датчик, а что не датчик?
Ни откуда. Это же вопрос терминологии. Датчик (или наблюдатель) это взаимодействующий объект, относительно которого рассматривается (в математическом или опытном смысле) ситуация. Если бы вы могли получать информацию от зеркала - оно бы стало наблюдателем.
Это же буквально аналог двухщелевого эксперимента. Зеркало с 50% прозрачностью, под углом 45 градусов к падающему фотону. С вероятностью 50% он пройдёт насквозь и 50% что отразится. Если бы зеркало могло телеграфировать вам что случилось - на этом бы всё и кончилось. Но зеркала так обычно не умеют. По этому нечий учёный, скажем Степан Сергеевич, ставит два датчика на обоих возможных путях и ждёт. Когда фотон взаимодействует с одним из датчиков, Степан Сергеевич получает сигнал и записывает в лабораторный журнал "пролетел насквозь". Кто тут наблюдатель? А с чьей позиции вы смотрите. Если личность учёного вам не важна, то датчики. Если важна, то сам Степан Сергеевич, потому что пока он не увидел сигнал - результат взаимодействия с зеркалом для него оставался 50/50 - пролетел/отразился. Но не стоит думать, что он сам какой-то важный, особенный и конечная точка.
Ведь прямо сейчас на него смотрит в свой телескоп Лрр с планеты Омикрон Персей 8. И ещё несколько сот лет до него свет не дойдёт. И пока он не увидит что там Степан Сергеевич записал, результат для него лично так и останется неопределённым. Живой человек для него лишь ещё один элемент опытной установки.
Это же буквально аналог двухщелевого эксперимента. Зеркало с 50% прозрачностью, под углом 45 градусов к падающему фотону. С вероятностью 50% он пройдёт насквозь и 50% что отразится.
Нет. Не аналог. Зачем вы придумываете лишние сущности? Зеркало - это зеркало. 100% отражения (так можно под очень острым углом). Задетектить взаимодействие можно - если это сферическое зеркало в вакууме (буквально!) - свет придаст ему ускорение. Но наблюдателем опять-таки будет только детектор. А зеркало - не будет.
А зеркало - не будет.
Это вам зеркало само сказало? Я сходил в ванную, мне там зеркало сказало, чтобы я не волновался, что оно может.
Ну а если серьёзно, то наблюдателем не может быть только тот, кто не может зафиксировать результат взаимодействия. Идеальное зеркало не может быть наблюдателем. Но вы сейчас описываете близкое к реальному зеркалу. Именно давление света сделает зеркало способным быть наблюдателем. Потому что вы можете на него "сесть" математически и описать, вот зеркало получило такой-то импульс. Дальнейшее это просто передача этой информации по цепочке.
В данном случае было бы хорошо вначале понять, с чем соотносится исходный вопрос - с математическим формализмом специальной теории относительности или с миром. Если говорить про математический формализм, то следует сказать, что фотон является квантовым объектом и его нельзя рассматривать как точечный объект, движущийся в пространстве Минковского.
Если же говорить про мир, то вначале надо как-то понять, каким образом математический формализм физической теории связан с миром. Или поставить такую задачу - найди себя в пространстве Минковского. См. на эту тему размышления Германа Вейля в "Временные соотношения в космосе, собственное время, прожитое время, метафизическое время (1927)":
'Чтобы пояснить основные свойства взаимоотношений между внешним миром и воспринимающим его сознанием, я упрощу своё чувственное тело до точечного глаза. Этот точечный глаз описывает некоторую мировую линию.'
'Мир, простирающийся в четырёхмерном пространстве, просто существует, он не происходит. Лишь в глазах сознания, ползущего вверх по мировой линии своего тела, какое-то сечение этого мира оживает и проплывает мимо него как изменяющееся во времени пространственное изображение.'
Там у него есть еще много чего поучительного - что получается, когда ученый ищет себя в пространстве Минковского.
Нелогично сравнивать космический аппарат, в котором время замедляется из-за его большой скорости полёта сквозь физический вакуум, с фотоном, который не имеет массы покоя и всегда движется с постоянной световой скоростью. Если бы время для него встало, то как бы он мог, будучи запутанным с другим фотоном, мгновенно реагировать на его измерение - проявлять для нас "нелокальную корреляцию" с ним?
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Для фотона нет времени? Разбираемся, что это значит