Световые эффекты

В физике XIX века было несколько ситуаций, в которых можно было сказать, что движение материи увлекает свет . Эта гипотеза сопротивления эфира была попыткой классической физики объяснить звездную аберрацию и эксперимент Физо , но была отвергнута, когда Альберт Эйнштейн представил свою теорию относительности. Несмотря на это, выражение « затягивание света» до сих пор используется, как обсуждалось на этой странице.

В рамках упрощенной модели специальной теории относительности Эйнштейн предполагает, что эффектов увлечения света не происходит и что скорость света не зависит от скорости движения излучающего тела. Однако специальная теория относительности не занимается эффектами твердых частиц или гравитационными эффектами и не дает полного релятивистского описания ускорения . Когда делаются более реалистичные предположения (что реальные объекты состоят из твердых частиц и обладают гравитационными свойствами), в рамках более сложной модели общей теории относительности результирующие описания включают эффекты увлечения светом.

теория относительности Эйнштейна Специальная дает решение эксперимента Физо , который демонстрирует эффект, называемый сопротивлением Френеля , посредством которого скорость света изменяется при прохождении через движущуюся среду. Эйнштейн показал, как рассчитывается скорость света в движущейся среде с помощью формулы сложения скоростей специальной теории относительности.

теория относительности Эйнштейна Общая дает решение других эффектов увлечения светом, при которых скорость света изменяется за счет движения или вращения близлежащих масс. Все эти эффекты имеют одно общее свойство: все они зависят от скорости, независимо от того, является ли эта скорость прямолинейным движением (вызывающим перетаскивание кадра ) или вращательным движением (вызывающим перетаскивание вращения ).

Эффекты, зависящие от скорости

Специальная теория относительности предсказывает, что скорость света изменяется при прохождении через движущуюся среду.

Известно, что для движущегося тела, состоящего из частиц , свет, проходящий через структуру тела, движется быстрее в направлении движения тела, чем в противоположном направлении ( Физо эксперимент ). Этот эффект первоначально был предсказан теориями увлеченного эфира ( см., например, Френель ). Также видно, что свет, направленный поперечно через движущееся прозрачное тело, перемещается в направлении движения тела (RV Jones, J.Phys A 4 L1-L3 (1971)).

Общая теория относительности предсказывает, что ускорение тела по прямой вызовет сопротивление света — эффект, известный как перетаскивание рамки (или гравитоэлектромагнетизм ).

Для движущегося источника гравитации гравитационное поле можно рассматривать как продолжение объекта и несет в себе инерцию и импульс - поскольку прямое столкновение с движущимся объектом может передать импульс внешней частице, взаимодействие с гравитационным полем объекта должно позволять " обмен импульсами» тоже. Следовательно, движущееся гравитационное поле увлекает за собой свет и материю. Этот общий эффект используется НАСА для ускорения космических зондов, используя эффект гравитационной рогатки .

Эффекты вращения и перетаскивания

Согласно общей теории относительности , вращение тела придает ему дополнительное гравитационное притяжение за счет его кинетической энергии ; и свет притягивается (в некоторой степени) за счет вращения ( эффект Лензе-Тирринга ).

В случае вращения в соответствии с общей теорией относительности мы наблюдаем эффект увлечения, зависящий от скорости, поскольку для вращающегося тела тенденция объекта тянуть за собой предметы можно объяснить тем фактом, что удаляющаяся часть объекта тянет сильнее, чем приближающаяся часть.

Ссылки

Р.В. Дитчберн, Свет, (3-е изд.), Том 2 (Academic Press, Лондон, 1976) - свет и движение твердых частиц.
Кип Торн, Черные дыры и искажения времени: возмутительное наследие Эйнштейна (Нортон, Нью-Йорк, 1995) - перетаскивание кадров вокруг черных дыр

Дальнейшее чтение

Пандей, Апурв (2019) «Альтернативная интерпретация эффекта Унру». IJSER, том 10, ISSN 2229-5518. https://www.ijser.org/onlineResearchPaperViewer.aspx?An-Alternative-Interpretation-for-Unruh-Effect.pdf

См. также