Ma la luce si piega ?

[Ospite]

Ragazzi, sono nuovo del forum, ma vorrei porre una questione bella tosta.
Purtroppo e' un problema sul comportamento della luce che non ho trovato affrontata da nessuna parte : cosa succede alla luce che si sposta per "traverso" rispetto alla sorgente ?
Questa cosa potrebbe attaccare la teoria della relativita' ristretta....

Ma andiamo con ordine e mi spiego meglio :
C'e' la solita astronave che viaggia ad esempio a 60% di c (0,6c).
Ad un certo punto viene acceso un laser (o anche una qualsiasi lampadina!) che proietta un raggio di luce verso destra, ossia in modo ortogonale rispetto alla traiettoria dell'astronave.

Come si comporta il raggio luminoso ???

Possibilita' 1
La luce procede sempre perpendicolare all'astronave, anche mentre questa avanza, qualsiasi sia la velocita' dell'astronave : agli astronauti che guardano dall'oblo' appare un raggio di luce che si allontana a velocita' c.
Lo spazio assoluto non esiste, quindi la luce si comporta allo stesso modo sia che l'astronave sia ferma che si muova.

Possibilita' 2
La luce "piega verso indietro", ossia resta indietro rispetto all'astronave.
La luce infatti non ha inerzia, e quindi non e' influenzata in alcun modo dalla sorgente, ossia dal movimento dell'astronave.
Non e' possibile infatti che l'astronave continui a procedere, ad esempio dopo 8 minuti, con un "braccio" costituito da un raggio laser lungo 140.000.000 km che trasla con l'astronave !
Il caso 1 e' infatti impossibile in quanto la luce emessa lateralmente viaggerebbe, secondo un osservatore da terra, ad una velocita' complessiva V*= RAD(1+0.6^2)=116% di c.
*(teorema di pitagora)

Quale delle due possibilita' secondo voi e' quella corretta ?

Saluti
Marco Dal Pra'

[Clorofillo]

Hai omesso un particolare nelle ipotesi che potrebbe essere importante:

la traiettoria dell'astronave è rettilinea, è uniforme?

[mariomaggi]

Benvenuto Marco,
non ci farai dormire per un po'

Clorofillo, direi di semplificare considerando la traiettoria dell'astronave come rettilinea.


Secondo me la 1 e' quella vera.

CITAZIONE

Il caso 1 e' infatti impossibile in quanto la luce emessa lateralmente viaggerebbe, secondo un osservatore da terra, ad una velocita' complessiva V*= RAD(1+0.6^2)=116% di c.

No, la velocita' della luce e' sempre riferita all'emettitore di luce, la terra non c'entra nel discorso.
Quindi la 1 e' plausibile.

Ciao
Mario

[Ospite]

Non mi sono accorto che anche a bordo dell'astronave (che viaggia rettilinea) si vede la luce allontanarsi alla velocita' c.
Quindi a bordo gli astronauti fanno lo stesso ragionamento : il raggio si allontana dall'astronave ad una velocita' 1,16c ... in paradossale violazione alla relativita'.

[mariomaggi]

Caro Marco,
come ben sai, non sono un fisico , quindi prendilo con beneficio d'inventario.

CITAZIONE

anche a bordo dell'astronave (che viaggia rettilinea) si vede la luce allontanarsi alla velocita' c.

Non credo proprio che quella "luce" si veda andando a quella velocita'. Ma qui per me si va sul difficile, lascio ai fisici (o alle fisiche) la risposta.

Ciao
Mario

[Ospite]

Sistema di riferimento A: astronave
Sistema di riferimento B: osservatore esterno che vede l'astronave muoversi di moto rettilineo uniforme.

viene sparato il fascio laser ortogonale al moto:

Sistema A vede il fascio rettilineo
Sistema B vede il fascio curvo


(il fatto che il sistema A veda il proprio fascio può essere dovuto solo a una conseguenza di riflessione - se l'oggetto su cui viene riflesso il fascio è solidale all'astronave il raggio risulta rettilineo, poichè tutto il sistema astronave/specchio/astronauti sono in quiete relativa) - quello che interessa maggiormente è il sistema B, che in ogni caso vedrà il fascio curvo

[Ospite]

c'e anche una terza ipotesi...ossia quella che prevederebbe la teoria che non e' possibile superare la velocita della luce (senza tenere conto che lo spazio piegherebbe.)
3) il fascio di luce appena emesso prende la stessa direzione dell'astronave concentrandosi in un unico punto nella bocca dell'emettitore stesso.


comunque non si puo pensare alla luce in questi termini la luce puo viaggiare (probabilmente) a quelle velocita perche la sua massa (se ne ha ...molti la considerano una massa virtuale...io metto persino ancora in dubbio che sia una particella) non modifica la curvatura dello spazio mentre tutto il resto (che ha massa ) si.
e per questo che si parla di aumento di massa relativistica all'aumentare di energia e velocita'.
in pratica credo che prima bisognerebbe sapere come modificherebbe lo spazio una massa che viaggi alla velocita della luce e probabilmente si saprebbe come viene modificato il raggio .
ma anche in questo caso per esempio, l'astronave viaggiando a velocita della luce diverrebbe tanto pesante da creare un confine degli eventi per curvatura spaziale come un buco nero il laser appunto non si muoverebbe dal punto di emissione, rimanendo attaccato all'astronave.

parere mio da profano .

[Ospite]

io ho considerato solo l'ambito della Relatività Ristretta (quindi niente curvature spazio-tempo)

[Ospite]

Basta considerare i due seguenti punti della relatività):

1) La luce si muove sempre di moto rettilineo a velocità c nel vuoto. La luce non devia, è lo spazio ad incurvarsi. Come un treno sui binari che non si piega e non sterza, cosi' la luce procede seguendo i binari impostigli dallo spazio. In prossimità di buchi neri la luce si curva perchè segue le curve dello spazio e non perchè è attratta. Infatti i fotoni non avendo massa non possono interagire con il campo gravitazionale, ma seguono lo spazio.

2) C è la velocità limite. Nessun oggetto indipendentemente dalla velocità che un osservatore ha rispetto a questo (e dalla velocità che l'oggetto stesso ha) potrà mai viaggiare per l'osservatore a velocità superiori a c (a meno di strani artifici come la contrazione dello spazio).

Esempio. Due automobili su due corsie opposte corrono a velocità c. Per ciascuna automobile, l'altra automobile si sta avvicinando a velocità c. Per un osservatore esterno entrambe viaggiano a velocità c ma soprattutto si avvicinano a velocità c!!! Quando le due auto si incrociano, ciascuna si allontanerà a velocità c. Quando le automobili distano 300000 km per l'osservatore trascorrerà sempre un secondo prima che le due si incrocino. Se ciò non fosse vero lanciando una palla da un'auto che viaggia a velocità c otteremmo una palla che viaggia a velocità superiore a c, e questo non è possibile (cosa che si spiega ocn fattori geometrici legati allo spazio usato).

Insomma c non è solo la massima velocità raggiungibile, ma anche osservabile. Se non fosse cosi' pèr un osservatore che cavalca un fotone che si muove in direzione opposta ad un altro fotone, il secondo fotono viaggerebbe a 2c violando in pieno la relatività!

Facciamo un altro esempio(tratto dal libro che consiglio sotto). Io e Tizio prendiamo due strumenti in grado di misurare la distanza con precisione assoluta, saliamo in macchina e percorriamo in direzioni opposte diciamo un chilometro. Quindi entrambi alla fine distiamo di ben 2 chilometri. Diciamo che a percorrere un chilometro ciascuno di noi impieghi un secondo. Ora, facendo partire un raggio di luce nel momento in cui noi ci muoviamo diciamo nella mia direzione, al momento di misurare il raggio entrambi diventeremo verdi in viso perchè sia io che Tizio misuriamo per la luce una distanza di 300000 km. Non 299999 e 300001 ma entrambi esattamente 300000.

Questi fatto si spiegano con la contrazione e dilatazione del tempo ed essendo la velocità una cosa che noi leghiamo al tempo, viene influenzata! Quindi non ha piu' importanza quello che noi crediamo di misurare o vedere, perchè i tempi sono alterati in pratica dalla velocità relativisticà.

Queste considerazioni sembrano assurde nel nostro quotidiano, ma sono la base su cui si fonda la relatività.

Riguardo questi paradossi consiglioBertrand Russel: L'ABC della relatività (lo so è un po vecchio però si dice gallina vecchia fa buon brodo. E questo brodo è buono davvero!).

PS: Quando dico 300000 km ho arrotondato erroneamente e bonariamente per eccesso "> C è poco meno.

[BrightingEyes]

CITAZIONE (marco_dp @ 5/1/2007, 12:40)

Come si comporta il raggio luminoso ???

E cimentiamoci...

Il raggio di luce secondo la teoria della relatività si allontana alla velocità della luce, apppunto, senza alcun riguardo per la velocità relativa dell'oggetto da cui emana. Ogni singolo fotone emesso si allontana nella direzione di emissione senza alcuna "deriva" inerziale.

Quindi il raggio è perfettamente rettilineo al momento dell'emissione esattamente come se fosse stato emesso da un corpo in quiete. Se è un laser avrà una coerenza molto maggiore, la lampadina disperderà invece la luce con un ventaglio molto più ampio, ma ogni singolo fotone manterrà la traiettoria di partenza.
Il raggio però sarà visibile all'osservatore esterno alla nave solo in due condizioni:
1) se la traiettoria rettilinea incrocia l'occhio dell'osservatore. In questo caso non si vede alcun fascio dritto o meno. Ma solo il lampo della sorgente luminosa.
2) se l'osservatore non è direttamente sulla traiettoria del fascio, indipendentemente dal fatto che il fascio di fotoni sia dritto e lineare la possibilità di "vederlo" per l'osservatore resta soltanto legata a qualche ostacolo (pulviscolo, teorico specchio ecc) che ne faccia rimbalzare alcuni raggi verso l'occhio dell'osservatore.
E' infatti la luce che permette di vedere, se il raggio si dissolve nello spazio e non rimbalza su un ostacolo riflettente verso un ipotetico osservatore che stia ad esempio dalla parte opposta della direzione del raggio questo non avrà alcuna possibilità di "vedere" il raggio stesso. Nè dritto nè curvo.
Se il raggio passa in un'atmosfera in grado di rifletterne diffusamente una parte la visione sarebbe forse quella di un raggio dritto che si muove a velocità enorme.

Per l'osservatore sulla nave la visibilità è la stessa. Cioè nulla a meno che parte del raggio non sia riflesso verso l'osservatore da qualche ostacolo. In questo caso il raggio di riflessione coprirà una traiettoria sempre rettilinea andando ad incrociare l'occhio dell'osservatore sulla nave in un punto che sarà ritardato rispetto all'effettivo momento della riflessione di una frazione di tempo proporzionale alla velocità della nave.
Più la velocità della nave sarà vicina a quella della luce maggiore sarà il ritardo.
In caso di riflessione da pulviscolo la cosa è più complessa, ma non credo sarebbe visibile un raggio curvo. Forse si avrebbe l'immagine di un raggio rettilineo che si allontana obliquamente.
Però c'è da considerare che anche il tempo si dovrebbe deformare avvicinandosi alla velocità della luce quindi magari il ritardo alla fine sarebbe solo teorico... boh!

[Ospite]

Ihihihih lo so è da scervellarsi. Io credo accada questo.

L'astronave viaggia diciamo a 200000 km/s. Il raggio a C. Il raggio parte ed è perpendicolare alla traiettoria dell'astronave.

- Per un osservatore posto sul raggio il tempo è fermo come anche lo spazio che lo circonda.

- Per un osservatore "seduto" sul cannone laser che ha sparato il fascio la distanza dopo un secondo fra se e il raggio sarà di c indipendentemente dalla sua velocità. Invece potrà osservare delle variazioni (sebbene siano minime) per l'astronave. Complessivamente dopo un secondo vedrà l'astronave aver percorso i suoi bei 200000 km e il raggio distare 300000 km.

- Veniamo all'astronave. L'astronave percorre 200000 km e si vedrà passare davanti il fascio luminoso a velocità esattamente pari a c. Non conta a quanto ella viaggi rispetto il raggio, i fotoni per lei nel vuoto si muovono sempre a c. Si sarà avvicinata però alla traiettoria del raggio di una certa distanza in funzione della distanza che la separava dalla sorgente del raggio. Nella pratica se:

* l'astronave viaggia a 2/3 c
* il raggio viaggia a c
* la distanza fra l'astronave e l'osservatore è 300000 km
* la distanza fra l'astronave ed il punto in cui si troverà il raggio dopo un secondo è pari a 199999 km.

l'astronave dopo un secondo si vede passare davanti il raggio luminoso ad un chilometro di distanza e rileverà per il raggio esattamente velocità c.

Questo accade perchè se l'astronave vedesse passare il raggio prima di un secondo allora per lei il raggio viaggia a velocità superiori a c. Se lo vede passare dopo poco piu' di unsecondo allora per lei la luce si muoverebbe a poco meno di c. Tutte condizioni assurde (per la relatività) ">


Aggiungo una cosa. Se astronave e raggio viaggiassero nella stessa direzione, l'astronave si vedrebbe "sorpassata" Ad una velocità pari a C come se stesse ferma! Quindi non è importante che ella si muova o no, è importante solo la velocità del fascio di luce! L'osservatore esterno vedrebbe il raggio muoversi a c e l'astronave a 2/3 c. Quindi si capisce che per l'astronave, rispetto al raggio, il suo sistema di riferimento è quello fermo. Invece per l'osservatore è il suo quello fermo.
Qui viene il bello. Dopo un secondo l'osservatore misura una distanza della luce pari a 300000 km. Dopo un secondo l'astronave ha percorso (mettiamo che parta contemporanemaente alla luce) 200.000 km e misurerà per la luce una distanza fra lei e questa di c! Questo sembra un assurdo perchè cosi' l'osservatore dovrebbe misurare 500000 km e non 300000! Invece se si considera che l'astronave viaggiando a 2/3 c vede il suo tempo rallentare di una quantità esattamente uguale a quanto serve per far accadere quanto descritto sopra si capisce che la fregatura sta proprio nella relatività del tempo.
In pratica proprio la velocità dell'astronave rallenta il tempo in modo da dare al raggio il tempo di coprire la famosa distanza. Infatti per l'astronave ad invecchiare sarà proprio l'osservatore che è quello per il quale il tempo scorre, rispetto l'astronave, piu' velocemente 8paradosso dei gemelli).

Non esiste il tempo, esiste il mio tempo, il tuo tempo ecc...

Edited by Hellblow - 6/1/2007, 02:39

[Ospite]

Ragazzi, ringrazio veramente tutti !
Non pensavo di creare un simile vespaio (pero' confesso, ne sono contento !!)
Il libro di Russel mi e' arrivato a Natale, devo ancora leggerlo.

Premetto che il mio sogno sarebbe proporre un esperimento a bordo dello Shuttle (ma non saprei come fare o a chi rivolgermi).

Basta un tubo lungo 10 metri, un laser "light" e un sensore tipo CCD sul lato opposto : si misura dove "cade" il fascio laser sul sensore quando lo shuttle e' in orbita e si muove per lungo.
Poi si ruota lo shuttle di 90 gradi, sempre mentre e' in orbita, e si vede se il laser "flette" o meglio se resta indietro rispetto al moto (circa 30.000 kmh).

Se la luce resta indietro rispetto al moto..... la relativita' verrebbe seriamente intaccata sul versante SPAZIO.
(Il tempo relativo e' confermato ampiamente e non lo pongo in discussione).

Non so se sono riuscito a spiegarmi, ma forse dovrei fare un disegnino!

[clash4]

Un altro libro fatto bene è quello di J: Richard Gott "Viaggiare nel tempo"

Nel libro è spiegato un esperimento pensato mentalmente da Einsten, per far capire perchè se un astronave ci passa accanto a velocità elevata vedremo il suo orologio viaggiare più lentamente.
Allo stesso modo anche il suo cuore batte più lentamente per noi, motivo per il quale alla velocità della luce non si invecchia, o meglio non si invecchia rispetto ad un osservatore che non si muove a quella velocità. Insomma dipende tutto da i riferimenti che prendiamo e dalla velocità a cui andiamo, insomma tutto è relativo....

[guzzillo]

CITAZIONE (marco_dp @ 6/1/2007, 11:52)

Ragazzi, ringrazio veramente tutti !
Non pensavo di creare un simile vespaio (pero' confesso, ne sono contento !!)
Il libro di Russel mi e' arrivato a Natale, devo ancora leggerlo.

Premetto che il mio sogno sarebbe proporre un esperimento a bordo dello Shuttle (ma non saprei come fare o a chi rivolgermi).

Basta un tubo lungo 10 metri, un laser "light" e un sensore tipo CCD sul lato opposto : si misura dove "cade" il fascio laser sul sensore quando lo shuttle e' in orbita e si muove per lungo.
Poi si ruota lo shuttle di 90 gradi, sempre mentre e' in orbita, e si vede se il laser "flette" o meglio se resta indietro rispetto al moto (circa 30.000 kmh).

Se la luce resta indietro rispetto al moto..... la relativita' verrebbe seriamente intaccata sul versante SPAZIO.
(Il tempo relativo e' confermato ampiamente e non lo pongo in discussione).

Non so se sono riuscito a spiegarmi, ma forse dovrei fare un disegnino!

credio che si tratti più o meno di questo.
in ogni caso la luce è un'onda e non conta quanto veloce e in che direzione va la sorgente

http://it.wikipedia.org/wiki/Esperimento_di_Michelson-Morley

[Ospite]

CITAZIONE (marco_dp @ 6/1/2007, 11:52)

Premetto che il mio sogno sarebbe proporre un esperimento a bordo dello Shuttle (ma non saprei come fare o a chi rivolgermi).

Basta un tubo lungo 10 metri, un laser "light" e un sensore tipo CCD sul lato opposto : si misura dove "cade" il fascio laser sul sensore quando lo shuttle e' in orbita e si muove per lungo.
Poi si ruota lo shuttle di 90 gradi, sempre mentre e' in orbita, e si vede se il laser "flette" o meglio se resta indietro rispetto al moto (circa 30.000 kmh).

Se la luce resta indietro rispetto al moto..... la relativita' verrebbe seriamente intaccata sul versante SPAZIO.
(Il tempo relativo e' confermato ampiamente e non lo pongo in discussione).

Non so se sono riuscito a spiegarmi, ma forse dovrei fare un disegnino!

Non sai a chi rivolgerti?
Se vuoi, l'esperimento lo faccio io con l'automobile.

[Ospite]

Magari si potesse fare questo esperimento con la macchina !!!
Purtroppo l'automobile e' troppo lenta perche' si possa fare un'esperimento.

Anche qualunque aereo sarebbe, dai miei calcoli, comunque troppo lento per dare effetti misurabili.

Lo shuttle invece, quando e' in orbita ci assicura una velocita' tale che si possa riscontrare una deflessione di un raggio di luce di qualche millimetro sui 10 metri.

[Ospite]

ma sai che un 'asperimento del genere sia gia stato fatto da qualche parte....prova a guardare wikipedia o google...puo darsi che mi sbagli...ma credo che tale esperimento fosse stato fatto poco dopo le affermazioni di eistein per dimostrare le sue teorie

[Ospite]

No, l'esperimento a cui alludi e' quello di Sir Artur Eddington, che si reco' nel 1919 con due spedizioni in zone equatoriali per verificare la correttezza della teoria della Relativita' Generale.

In quell'occasione, un'eclisse, fu osservato che il sole con la gravita fa' curvare la luce proveniente dalle stelle lontane.

Il problema che pongo io e' invece sulla relativita' ristretta.
Secondo quanto ho letto finora si dice che la luce continua il lo stesso moto della sorgente.
E' come se una goccia di pioggia rimanesse vincolata a stare sempre sulla verticale della nuvola.

[fulvioQ]

http://www.nasa.gov/centers/kennedy/home/index.html



prova a rivolgerti a questi qui.... mi sembrano abbastanza atrezzati !!! ....

a parte la mia facile battutina sciocca , credo che l'interpretazione di compositore sia valida.
Il fascio di luce emesso dal mezzo, in direzione ortogonale al proprio moto può essere secondo me assimilabile all'immagine laterale del mezzo.
Ossia nell'istante t0 il mezzo accende il laser, si trova nel punto p0, ed ovviamente procede alla velocità V.
Ora se noi ci trovassimo ad una distanza di 10 anni luce, vedremmo un'astronave in quel punto accendere il laser nell'istanta t0 + 10 anni terrestri.
E' evidente che qui sto usando la semplificazione di poter determinare la contemporaneità di due eventi in due punti dello spazio, ma mi serve.. ">
Ora mettiamo la nostra astronave a percorrere l'asse delle ascisse partendo dall'origine p0 => x=0,y=0 , t0. accende il raggio che correrà l'ungo l'asse delle ordinate, ma che nell'istente t0 si trova in y=0. Nell'istante t1 l'astronave si troverà in p1 => x=1, y =0, emetterà la porzione di raggio corrispondente che in quell'istante avrà le medesime coordinate, ma nel frattempo la porzione di raggio x=0 sarà in y=a.
Ripetendo per n volte la misurazione avremo una serie di punti nei quali avremo congelato il nostro raggio, con coordinate a x crescente ed y decrescente, dovrebbe venire fuori, detto a naso un'iperbole equilatera.
Immagina qualcosa come la mitragliatrice che spara dallo sportello del treno, il primo colpo è il più distante, ma si trova in corrispondenza della vagone successivo, e così a scendere.

se poi vuoi fare un'analisi sociologica di questa discussione ci puoi trovare la risposta alla domanda " perchè paesi nordici poveri di sole hanno visto uomini dedicare la loro vita alle speculazioni teoretiche, ed il brasile, ricco di Rum e ballerine di Samba no ???" "> "> "> ">