Павел Maslov
20 октября 19:57.
691

Если два фотона летят на встречу друг другу, можно ли считать, что их скорость сближения в два раза больше скорости света?

Ответить
Ответить
Комментировать
7
Подписаться
4
5 ответов
Поделиться

Скорость сближения или взаимная скорость фотонов в одной и той же инерциальной системе отсчета определяется как скорость изменения расстояния между фотонами, и при одномерном движении, равна 2c. Это не противоречит специальной теории относительности (СТО), так как расстояние не есть материальный объект. Согласно СТО, скорость света постоянна в любой инерциальной системе отсчета. С фотоном нельзя связать систему отсчета потому, что у него нет массы покоя, а также потому, что в такой системе отсчета он должен покоиться. А это невозможно для фотона. Поэтому формула релятивистского сложения скоростей неприменима для расчета взаимной скорости фотонов.

14

... Кажется, это не совсем верный ответ — наивно то же самое можно сказать, например, про два околосветовых (массивных) нейтрино.

Другое дело, что и для них релятивистская формула сложения скоростей даст ответ меньше c, хотя разница их координат в лабораторной системе отсчёта («расстояние») увеличивается со скоростью больше c.

0
Ответить

Скорость изменения  расстояния между двумя околосветовыми нейтрино так же будет около 2с. И между двумя околосветовыми протонами тоже. Но в системе покоя одного из нейтрино, скорость встречного нейтрино скитается по релятивистской формуле сложения скоростей. То же — для протона.

+1
Ответить
Ещё 1 комментарий

(Я взял нейтрино просто для того, чтобы можно было особо не думать про их взаимодействие друг с другом. Понятно, что в кинематике это безразлично.)

Казалось бы, единственное, что может здесь значить слово «расстояние» — именно что разницу (одномерных) пространственных координат (или — более общо — евклидово расстояние в задающем одновременность пространственноподобном сечении, но в любом случае это зависящая от системы отсчёта вещь).

Но я не об этом. Я о том, что вы в своём ответе используете то, что речь идёт об «относительной скорости» двух объектов, движущихся в лабораторной СО со скоростью c, тогда как вопрос имеет смысл, даже если в нём c заменить на 0,99c. Мне же кажется, что правильный (и проходящий и для 0,99c ответ) заключается в том, что «относительная скорость» — производная лабораторного расстояния (не ограниченная сверху) и «относительная скорость» — скорость одного в СО другого (ограниченная сверху c) — это две отличающиеся в СТО (но не ньютоновской механике) вещи. Что второй из них конкретно для фотонов вообще не существует — это менее важно.

0
Ответить

Я бы уточнил, что с фотоном нельзя связать именно ИНЕРЦИАЛЬНУЮ систему отсчёта. Потому что если мы рассматриваем любые, в том числе вырожденные системы отсчёта - то с фотоном можно связать систему отсчёта. Просто там все интервалы равны нулю или бесконечности, и понятие скорости не имеет смысла

+1
Ответить
Прокомментировать

Да, скорость их сближения вдвое больше скорости света. И в чем проблема? Это же не скорость движения какого-то конкретного объекта.          . 

7
Прокомментировать

Скорость света постоянна относительно любой инерциальной системы отсчёта (ИСО). Данное утверждение принимается в специальной теории относительности (СТО) как один из исходных постулатов, то есть без доказательств. Все остальные парадоксальные и контринтуитивные положения СТО так или иначе следуют из этого, исходного.

А вопрос о движении чего-либо относительно фотона (в том числе другого фотона) в рамках СТО вообще не имеет смысла, потому что мы не можем связать с фотоном никакую ИСО. В такой ИСО фотон, принятый за точку отсчёта, покоился бы, что невозможно, потому что скорость света постоянна (и, естественно, не равна нулю) в любой ИСО.

2
Прокомментировать
Читать ещё 2 ответа
Ответить