Frage:
Ist es wirklich möglich, die Lichtgeschwindigkeit zu brechen, indem Sie Ihr Handgelenk mit einem Laserpointer bewegen?
miguel.martin
2013-01-04 16:01:44 UTC
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Minutephysics hat ein beliebtes YouTube-Video mit dem Titel "Wie man die Lichtgeschwindigkeit bricht". In dem Video heißt es, dass der Lichtfleck auf dem Mond das 20-fache der Lichtgeschwindigkeit zurücklegt, wenn Sie Ihr Handgelenk bewegen , während Sie auf einen Laser zeigen, der den Mond erreicht. Versteh mich jetzt nicht falsch, ich mag ihre Videos, nur dieses schien mir ein bisschen faul zu sein. Zuerst dachte ich, dass alles praktisch Sinn macht, dann wurde mir etwas klar ...

In meinem Kopf würde ich denken, dass Lichtteilchen (Photonen) vom Laser zum Mond wandern und vom Mond abprallen und zurück zu deinem Auge (es bleibt nicht nur dort, an Ort und Stelle, also kannst du es nicht bewegen). Nun, was er sagt, ist, dass wenn Sie Ihr Handgelenk bewegen, diese Photonen, die zum Mond gereist sind, sich mit Ihrem Handgelenk bewegen. Würden diese Photonen nicht von anderen Objekten abprallen oder immer noch zum Mond reisen, wenn Sie Ihr Handgelenk bewegen? Das heißt, sie zerstreuen sich, daher wandern neue Photonen zum Mond (direkt vom Laser).

Zum Beispiel: Nehmen wir an, Sie richten den Laser auf den Mond und warten ein paar, sobald er den Mond erreicht hat von Sekunden und dann schnippen Sie Ihr Handgelenk. Der Laser, den Sie geschaltet haben, emittiert Photonen in jede Richtung, in die sich Ihr Handgelenk befand, richtig? Das heißt, die Photonen würden kontinuierlich in einer geraden Linie herausschießen (sofern sie nicht unterbrochen werden), wobei Ihr Handgelenk keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Photonen hat.

Zurück zur Frage: Ist dieses Video falsch?

Verwandte: http://physics.stackexchange.com/q/6912/2451
Dies ist ungefähr das Gleiche, was hier passiert: https://en.wikipedia.org/wiki/Superluminal_motion Es ist nicht dasselbe Photon, das Sie sehen.
Stellen Sie sich den Strahl wie einen Wasserstrahl vor, der aus einem Schlauch kommt, und nicht wie einen Lichtstrahl aus einem Laser.Was passiert mit dem Wasserstrahl, wenn Sie schnell einen Schlauch drehen?
Dies wird hier oft gefragt, es dauert ungefähr 3 Sekunden, c, bis die von Ihnen gesendeten Photonen den Mond erreichen und zu Ihnen zurück reflektiert werden, wo immer Sie sie auf dem Mond scheinen.
Drei antworten:
Michael Brown
2013-01-04 16:07:17 UTC
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Die Photonen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit in einer geraden Linie vom Laser zum Mond und zurück. Der Punkt auf dem Mond kann sich schneller als Licht bewegen. Es gibt kein Gesetz dagegen. Der Punkt ist kein physisches Objekt, nur ein Bild. Wenn Sie Ihr Handgelenk drehen, passiert nichts mit den Photonen, die sich bereits auf dem Weg zum Mond befinden - sie setzen ihre Flugbahn fort. Aber neue Photonen werden in die neue Richtung Ihres Lasers emittiert. Es ist, als würde man einen Gartenschlauch hin und her schwenken.

Rohinb97
2013-06-01 01:14:18 UTC
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Auch ich bin ein großer Fan von Minutenphysik und YouTube, aber ich denke, es könnte richtig sein.

Hier geht es nicht um Lichtgeschwindigkeit; Sie sprechen über die Geschwindigkeit des Schnippens des Handgelenks. Nehmen wir an, ich bewege mein Handgelenk um einen Winkel $ \ alpha $. Die vom Punkt zurückgelegte Entfernung beträgt das $ \ tan \ alpha $ -fache der Entfernung zwischen Erde und Mond.

(Stellen Sie sich zuerst das Szenario vor und lesen Sie es dann weiter.)

$ \ tan \ alpha $ liegt nicht unbedingt zwischen $ -1 $ und $ 1 $, aber $ \ alpha $ ist sicherlich ein kleiner Winkel (wenn der Winkel $ 45 ° $ beträgt, führt das Streichen ihn zum Abstand (dem Abstand zwischen) Erde und Mond), was definitiv nicht auf dem Mond ist! Also sollte es viel kleiner sein). $ \ Tan \ alpha $ ist also kleiner als eins. Aber es hat auch nur Sekunden gedauert und die Entfernung ist auch groß. Die Geschwindigkeit sollte also eine große Zahl sein.

Wenn Sie Ihre Hand um $ 0,00000001 ° $ bewegen, würde der Punkt einen Meter auf dem Mond abdecken. Und die Zeit, die benötigt wird, um Ihre Hand zu bewegen, liegt offensichtlich in riesigen negativen Zehnerpotenzen (es kann sogar weniger als $ 3,33564095 \ mal 10 ^ {- 9} $ sein, was das Licht benötigt, um einen Meter abzudecken). Der Kehrwert dieser Zahl ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Punkt bewegt hat.

Wenn es keine Schwerkraft gab, können Sie dasselbe mit einem Gartenschlauch tun.Das Wasser würde den zweiten Punkt erreichen, nachdem es den ersten Punkt schneller als die Lichtgeschwindigkeit getroffen hat.
@PeterR Der Mond würde sich jedoch viel schneller bewegen als das Wasser aus dem Gartenschlauch.Das setzt voraus, dass es keine expandierende Felswolke geworden ist.
Ich verstehe nicht, warum diese Antwort nur abgelehnt wurde.Die am häufigsten gewählte Antwort hat gezeigt, warum das entwickelte Szenario kein Gesetz verletzt.Die vom Benutzer speziell gestellte Frage lautete "Ist das Video falsch?".Ich habe nur nachgerechnet und eine Antwort gegeben
Riad
2019-01-22 12:20:45 UTC
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Es ist aus einem einfachen Grund unmöglich, die Lichtgeschwindigkeit zu brechen. Die Lichtgeschwindigkeit hängt allein von den Eigenschaften der Werte für die Permittivität und Permeabilität des leeren Raums ab. Der leere Raum muss seinen Charakter ändern, bevor die Lichtgeschwindigkeit geändert wird. Dies ist übrigens allgemein für jede Wellenbewegung und die gegenwärtige Verwirrung könnte sich aus der Vorstellung von Licht als Teilchen ergeben. Das Photon ist kein Teilchen, es ist die Wahrscheinlichkeit, an einem bestimmten Punkt Energie zu finden. Andernfalls stößt man auf alle möglichen Arten von Energie Schwierigkeiten wie die Größe eines Photons mit extrem langen Wellenlängen zum Beispiel

Selbst bei Schallwellen in einem homogenen Medium ist es unmöglich, dass der Schall die durch die Medieneigenschaften bestimmte Schallgeschwindigkeit überschreitet. Die Bewegung von Objekten, die Schall erzeugen und empfangen, kann nur die Frequenz ändern. Die Schallgeschwindigkeit kann nur dann wirklich geändert werden, wenn sich das Medium als Ganzes bewegt. Was im Falle von Licht erfordert, dass sich das Vakuum selbst bewegt, was ungehört ist, wenn nicht unmöglich.

Dann benötigen Sie beispielsweise eine Methode, um die Geschwindigkeit eines Lichtimpulses zu bestimmen. Sie müssen den Puls sehen, wie er an einer anderen Position beginnt und endet, und Zeit, um die Geschwindigkeit herauszufinden. Wenn Sie sagen, Sie können die beiden Punkte sehen, wenn sie vom Mond zurückreflektiert werden, wäre dies so, als würden Sie zwei Galaxien gleichzeitig sehen und diese mit Lichtgeschwindigkeit zurückreflektieren. Die beiden Photonen kommen aus zwei verschiedenen Quellen wie den beiden Galaxien. Um einen ordnungsgemäßen Test durchzuführen, müssen Sie einen Lichtimpuls an einen 45-Grad-Spiegel auf dem Mond senden, zu einem anderen Spiegel auf seiner Oberfläche reisen und ihn dann wieder auf der Erde empfangen und Zeit des Fluges, der eindeutig die übliche Lichtgeschwindigkeit erzeugt.

Das Photon ist ein Elementarteilchen mit einer Masse von Null im Standardmodell der Teilchenphysik https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model.Schauen Sie sich in diesem Experiment die Fußabdrücke einzelner Photonen an: https://www.sps.ch/en/articles/progresses/wave-particle-duality-of-light-for-the-classroom-13/.Es gibt kein Problem mit sehr großwelligem Licht, das aus einer Überlagerung von Photonen besteht. Es kann mathematisch in der Quantenelektrodynamik beschrieben werden, siehe https://motls.blogspot.com/2011/11/how-classical-fields-particles-emer.html
Vielen Dank an Anna für sehr gute Referenzen.Beim Durchlesen wird jedoch die Wahrscheinlichkeit erwähnt, ein Photon zu finden. Wenn jedes Photon gezwungen ist, einem bestimmten Pfad zu folgen (rechts), ist seine Wahrscheinlichkeit, erkannt zu werden, höher als wenn es verlassen wird. ''
Der einzelne Punkt auf einem Detektor, der angeblich zu einem Photon gehört, ist nur der Punkt, an dem Lichtenergie und Detektorzustand geeignet sind, eine Wechselwirkung zu erzeugen - meiner Meinung nach kein Zeichen eines Photons.Es ist, als würde man ein flaches Tablett mit Wasser auf sehr geringe Hitze stellen und kleine Blasen beobachten, die hier und da einzeln und zufällig auf dem Tablett erscheinen, und dann behaupten, Phononen seien Teilchen, die darauf treffen.
mit der Ausnahme, dass Phononen kein Partilkelmodell hinter sich haben, wie das Standardmodell der Teilchenphysik, das Photonen als Teilchen auf dem Niveau von Elektronen und Neutrinos modelliert.Der SM wird kontinuierlich validiert und ist nicht wie Phononen vom Medium abhängig.
anna;Ich bezweifle nicht die Gültigkeit und Bedeutung des Photonenkonzepts als Teil des SM oder als Teil des alltäglichen Verständnisses und der Anwendungen.Das Denken in Wahrscheinlichkeit hilft jedoch dabei, Rätsel zu lösen.Tatsächlich wurde mir diese Wahrscheinlichkeitserklärung vor einiger Zeit von einem angesehenen Physiker gegeben und fand sie überzeugend.Es war eine Antwort auf eine Frage, die ich gestellt habe, wie sich eine Photonengesichtsdispersion ausbreitet, wenn sich Licht von einem einzelnen Punkt ausdehnt, um eine unendliche sphärische Oberfläche in großen Entfernungen zu bedecken.Grüße.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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