Si corro con una velocidad de 15 km / h hacia la fuente de luz, nada puede ser más rápido que la luz, ¿qué fenómeno ocurrirá?

Comencemos con una analogía:

Imagina que estás sentado en un bote en un océano ondulado. A medida que las olas pasan debajo de ti, el bote se levanta suavemente hacia arriba y hacia abajo en el agua. Como referencia, digamos que con qué frecuencia pasa una onda debajo de usted es la “frecuencia” de la onda. Recuerda ese término.

Ahora, supongamos que el bote viaja 15 km / h hacia las olas. ¿Las olas viajan más rápido? No en realidad no. Pero notarás un cambio. Por un lado, a medida que viajas hacia las olas, cabalgarás sobre más olas con más frecuencia. Esto quiere decir que (desde su nueva perspectiva) la “frecuencia” de la onda ha aumentado.

Lo importante es recordar que la luz también es una onda. Entonces, cuando corres hacia una luz / onda, su frecuencia también aumentará. Huir de una luz / onda disminuirá su frecuencia. A velocidades cotidianas, no notará nada, pero (dado que sus ojos interpretan la frecuencia de la luz como color) la ejecución realmente cambia el color de los objetos que lo rodean. Los astrónomos observan este fenómeno todo el tiempo; las estrellas que viajan hacia nosotros aparecen más azules (frecuencia más alta) mientras que las estrellas que viajan lejos de nosotros aparecen más rojas (frecuencia más baja).

Como nota al margen divertida, si pudieras correr lo suficientemente rápido (por ejemplo, acercándote a la velocidad de la luz) los colores del mundo a tu alrededor cambiarían a azul, luego violeta, ultravioleta (ya no visible a simple vista), luego hacia rayos X, y eventualmente radiación gamma … que te mataría.

Voy a responder esto con las matemáticas reales detrás de esto, como se explica en Relatividad Especial. Por favor no tengas miedo, esto será simple.

Después de comprender esta idea simple, podrá explicarla usted mismo a cualquiera que quiera saber.

Primero, déjame mostrarte la ecuación completa (que en realidad sigue siendo bastante simple). Se parece a esto:

¡NO TE DEJES ASUSTAR! ¡LO EXPLICARÉ SIMPLEMENTE, LO PROMETO! 🙂

Básicamente, esta es la fórmula para que dos objetos se acerquen entre sí a varias velocidades.

V1 = Velocidad 1 = La velocidad del primer objeto

V2 = Velocidad 2 = La velocidad del segundo objeto

C = Velocidad de la luz (299 792 458 metros / segundo) o (186,282 millas / segundo). Estos dos son equivalentes (aunque ligeramente redondeados).

Entonces, lo único que debe saber es la velocidad de los dos objetos y la velocidad constante de la luz.

La forma de leer esto es la siguiente:

Comience con la parte superior de la línea: sume las velocidades totales de ambos objetos que se acercan entre sí.

Ahora muévase al final de la línea. Multiplique las dos velocidades juntas, sume 1 y divida esa cantidad entre (la velocidad de la luz) x (la velocidad de la luz) (en otras palabras, la velocidad de la luz al cuadrado).

Ahora tome el número sobre la línea y divídalo por el número debajo de la línea. Eso le dará la velocidad final a la que los objetos se acercan entre sí.

Inserta un montón de números en esta fórmula para Velocity 1 y Velocity 2 y verás que para los números que no están cerca de la velocidad de la luz, te acercas mucho, MUY al resultado de solo sumar las dos velocidades ( en otras palabras, si dos automóviles están conduciendo uno hacia el otro a 50 mph, sus velocidades de aproximación se combinan entre sí a 100 mph).

Sin embargo, algo de magia ocurre cuando superas aproximadamente el 90% de la velocidad de la luz. Ese total comienza a acercarse más y más a la velocidad de la luz, pero NUNCA la supera. Los dos objetos NUNCA se verán moviéndose más rápido que la velocidad de la luz. Esto es cierto incluso si ambos viajan al 99.99% de la velocidad de la luz uno hacia el otro.

La parte que la mayoría de la gente extraña aquí es la idea de que el tiempo se desacelera.

Mira, a medida que te acercas a la velocidad de la luz, tu experiencia del tiempo literalmente se ralentiza. Entonces, aunque parece natural que los dos objetos se acerquen entre sí a MÁS RÁPIDO que la velocidad de la luz, cada uno de los objetos está experimentando un efecto de dilatación del tiempo que hace que vean que el otro objeto se acerca a menos de la velocidad de la luz (porque su percepción del tiempo se extiende).

Aquí está la parte importante a tener en cuenta aquí: ninguna de estas percepciones es incorrecta. No es que estén “engañados” para pensar que las velocidades son más lentas, es que, desde su marco de referencia, las velocidades son realmente más lentas.

El marco de referencia es un concepto muy importante en la discusión de la relatividad, pero esa es una publicación para otro momento.

Espero que esta publicación haya ayudado a explicar algunas cosas. Es mi primera publicación de Quora.

🙂

Jai

En su marco de referencia adecuado (el que se mueve con usted), el espacio se contraerá, haciendo que la distancia que recorre la luz sea más corta. Además, el tiempo en el marco de la Tierra se mueve más lento que en el tuyo. Estos dos efectos, cuando se combinan, dan como resultado que la luz viaje a la misma velocidad c en su marco apropiado que está viajando en el marco de la Tierra.

Su percepción subjetiva de 15 km / h de la luz será que tiene una longitud de onda más baja (desplazada en azul) que la longitud de onda que realmente se emite en su origen. Esto también se llama efecto Doppler.

En otras palabras, estás interceptando las ondas de luz a una velocidad mayor de la que están siendo irradiadas. 15 km / h es rápido para un humano, pero no muy significativo en comparación con la velocidad de la luz (1,079,252,848.8 km / h), pero la luz se vería “más azul” de lo que sería si no corrieras hacia ella. La velocidad de la luz no cambiará, pero su intercepción será aproximadamente 0.00000139% más rápida.

Imagina que estás en una piscina de agua, donde algo en el centro de la piscina produce olas regulares. Si permanece estacionario (en relación con la fuente de la onda), las ondas lo alcanzan a una velocidad determinada. Si comienzas a nadar hacia la fuente de la ola, también estarás nadando hacia las olas entrantes y llegarás a la siguiente ola antes de lo que lo harías si estuvieras parado. La frecuencia de las ondas parecería aumentar, debido a su propio movimiento hacia la fuente.

Creo que la formulación de la pregunta revela un punto de vista que existía antes de la teoría de la relatividad. “¿Qué fenómeno ocurrirá?” Sugiere que piensas que hay un punto de vista absoluto. Esto también es lo que Newton creía, así que no estás en mala compañía.

Para responder, tengo que saber quién mide. Diferentes marcos tendrán diferentes respuestas, y su reconciliación obliga a uno a plantear fenómenos como la “contracción de la longitud” y la “dilatación del tiempo”. Estos conceptos, aunque a veces son útiles, a menudo se plantean para hacer una especie de declaraciones “geniales” sobre la realidad absoluta, que, como dije, no existe.

Entonces, ¿qué mide el corredor? Él / ella mide la luz que llega a una velocidad c = 299792.458 km / s. Otros han dado la fórmula para agregar velocidades; No lo repetiré. Cuando una de las velocidades agregadas es c, la velocidad sumada también es c.

¿Qué mide un observador en reposo con respecto a la fuente de luz? Él / ella ve que el corredor retrocede a 15 km / hy la luz viene hacia c = 299792.458 km / s, es decir, lo mismo que el corredor.

Eso es todo. ¿Qué ve el observador que viaja con el haz de luz? No hay posibilidad de que tales observadores existan.

El hecho de que la velocidad de la luz no cambia si un observador cambia su movimiento se explica por la teoría especial de la relatividad. El problema es que las consecuencias de esta teoría desafían la intuición de la mayoría de las personas.

Como analogía, tome la idea de que la tierra es redonda. ¿Cómo es que los australianos (o europeos si vives debajo) no se caen de la tierra? Todavía hay algunas personas que no pueden aceptar la idea de que arriba y abajo no son absolutos, porque nuevamente esto va en contra de la intuición:

La sociedad de la tierra plana

La mecánica cuántica es otra área de la física moderna que desafía aún más la intuición.

¿Cuál es una forma intuitiva de comprender los conceptos básicos de la física cuántica?

Muchas respuestas interesantes aquí, pero su pregunta se puede responder de manera mucho más simple:

Cuando corre a 15 km / h, el tiempo se ralentiza en su marco de referencia, lo suficiente como para hacer que la luz se acerque a usted para retener la velocidad de la luz desde su perspectiva. Por lo tanto, el fenómeno que tiene lugar es la dilatación del tiempo.

Por supuesto, a 15 km / h, este efecto será muy pequeño, ¡pero está ahí!

Sorprendentemente, la respuesta que tiene el mayor voto no realmente no respondió la pregunta. Si bien la respuesta que está oculta es en realidad la que tiene la respuesta que está buscando.

Cuando te muevas hacia una fuente, experimentarás el efecto Doppler. Es como cuando las sirenas de la ambulancia / coche de policía suenan diferentes, ya que viaja hacia usted en lugar de alejarse de usted.

Entonces, si se está moviendo hacia la fuente de luz, debería obtener un cambio de color azul en la luz que se emite. Sin embargo, solo te estás moviendo a 15 km / h … el efecto será tan pequeño que no podrás detectarlo a menos que con instrumentos precisos.

Más lecturas que pueden ayudar con esto: https://en.wikipedia.org/wiki/Re …

@ “Si corro con una velocidad de 15 km / h hacia [una] fuente de luz, [y] nada puede ser más rápido que la luz, ¿qué fenómeno ocurrirá?”

Su tasa de metabolismo (“envejecimiento” [senescencia de ‘gen’]) cambiaría proporcionalmente a su velocidad, ya que la tasa de acoplamiento y radiación que construye sus átomos (que construyen sus células metabolizadoras ) cambiaría.

(Esta proporcionalidad cambiaría en comparación con otras masas, incluida la metabolización de la masa biológica [observadores vivos], que se movían a diferentes velocidades a través del campo [luz] … Un campo desde el cual todos se acoplan e irradian (congelan / funden).)

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A 15 km, este efecto sería imperceptible para casi todos los dispositivos.

El corredor en sí mismo, incluso si se mueve incluso a 299 * 10 ^ 3 km / s, no percibiría ninguna diferencia en su tasa de metabolismo / envejecimiento. (Tenga en cuenta que la “criatura corriendo” experimentaría los efectos de esfuerzo estándar (estrés y envejecimiento [accidente adquirido])).

En lo que a usted respecta, la luz pasa a su lado en c (aproximadamente 300000 km / seg). En lo que respecta a la fuente, la luz viaja hacia afuera en c. Tanto usted como la fuente acuerdan la velocidad de la luz, aunque usted y la fuente no estén en el mismo marco de referencia inercial (es decir, usted y la fuente no están en reposo entre sí y no se produce aceleración). Para que este sea el caso, y para que las leyes de la física sean igualmente válidas desde la perspectiva de usted y de la fuente, debe tener lugar la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo. Si bien estos efectos serán insignificantemente pequeños a 15 km / h, los relojes en la fuente le parecerán más lentos y la longitud de la fuente le parecerá más corta en la dirección del movimiento.

La luz que observe cambiará de color azul a medida que pase más crestas de onda en cada segundo. Alternativamente, en su marco, la energía fotónica se incrementaría por su energía cinética = desplazamiento azul nuevamente.

Experimenta efectos relativistas. La masa aumenta, el tiempo se ralentiza, etc. La razón por la que no notas ninguna de estas cosas es porque son tan pequeñas que no se notan por completo a menos que compares velocidades que son una fracción significativa (¡como 80-90%!) De la velocidad de la luz.

Principalmente, doppler-shift; es decir, la velocidad de la luz seguirá siendo la misma desde su perspectiva, pero la distancia será menor, ya que está avanzando hacia ella a 15k / hora o 1.5E + 4 metros cada 3600 segundos; esencialmente, entonces irás corriendo hacia las ondas de luz, como un barco que navega hacia las olas en el mar, es decir, te toparás con más frecuencia, es decir, con mayor frecuencia , de lo que serías si te quedaras quieto.

Por lo tanto, la frecuencia de las ondas de luz aumentará en un factor dado por la ecuación de (1.5e + 4 m / 3600s) / (3e + 8m / s), o
1.39E-08.

Entonces, si conducía hacia la pistola de radar de un policía, y tenía una frecuencia de 35.2 GHz, o 3.52E + 13, entonces registraría un aumento de 4.89E + 05 hz, que está justo debajo del extremo izquierdo de el dial AM en la radio de su auto.

De hecho, un físico argumentó una vez en el tribunal de tránsito que no pasó una luz roja, que es de aproximadamente 750 GHz, porque si se movía lo suficientemente rápido hacia ella, entonces sería una luz verde , que está más cerca de 800-900 GHz y por eso el juez lo multó por exceso de velocidad.

No habría fenómeno ocurriendo. Simplemente observará la luz que viaja a su velocidad habitual.

Motivo: Teoría especial de la relatividad.

Si tiene un dispositivo de medición lo suficientemente bueno, que puede no existir, le indicará que la luz es ligeramente más azul. Como un interruptor en el tono de un vehículo que viene y se aleja de ti. “Cambio Doppler” es el nombre en algunas culturas.

Supongo que la luz se desplazaría ligeramente hacia el azul, debido a la compresión del ancho de banda de la luz. Es tan leve que imagino que necesitas un interferómetro para poder detectarlo.

Ese fenómeno sería tu “imaginación”.