Ускоряющиеся волны: новый способ смотреть на свет

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Свет, который мы видим каждый день, не всегда ведет себя так, как мы привыкли думать. Он может замедляться, изгибаться, ускоряться и даже менять направление времени. Эти удивительные явления были изучены группой физиков из Финляндии, которые опубликовали свои результаты в журнале Optica.

Автор: Bing image creator

Ускоряющиеся волны — это волны, скорость которых зависит от времени. Такие волны возникают, когда свет взаимодействует с веществом. Например, когда свет падает на поверхность стекла или воды, он испытывает ускорение при переходе из одной среды в другую. Это приводит к тому, что свет отражается и преломляется под разными углами. Этот эффект называется законом Снеллиуса и хорошо известен из школьного курса физики.

Однако обычное волновое уравнение, которое описывает распространение света, не учитывает ускорение. Оно предполагает, что скорость света постоянна и равна скорости света в вакууме. Чтобы учесть ускорение, финские физики предложили новое уравнение, которое называется уравнением ускоряющейся волны. Оно позволяет описать поведение света в средах с переменной скоростью.

Решая это уравнение, физики обнаружили несколько интересных свойств ускоряющихся волн. Оказалось, что такие волны подчиняются законам относительности Эйнштейна. То есть они испытывают релятивистские эффекты, такие как дилатация времени и сокращение длины. Дилатация времени означает, что время для ускоряющейся волны течет медленнее, чем для наблюдателя в лаборатории. Сокращение длины означает, что длина волны для ускоряющейся волны становится меньше, чем для наблюдателя в лаборатории.

Эти эффекты объясняют некоторые парадоксы, которые возникают при рассмотрении света в средах. Например, почему импульс света не сохраняется при прохождении через материал? Импульс — это произведение массы и скорости тела. Свет не имеет массы, но имеет импульс, который зависит от его частоты и длины волны. Когда свет замедляется в среде, его частота не меняется, а длина волны уменьшается. Следовательно, его импульс должен уменьшаться. Однако закон сохранения импульса говорит, что импульс замкнутой системы не может меняться без воздействия внешних сил. Как же тогда объяснить этот факт?

Ответ кроется в релятивистском эффекте сокращения длины. Когда свет замедляется в среде, он испытывает ускорение. Из-за этого его длина волны сокращается не только для наблюдателя в лаборатории, но и для самого света. То есть свет видит себя таким же, как и в вакууме. Его частота и длина волны не меняются, а значит, и его импульс не меняется. Таким образом, импульс света сохраняется с точки зрения света, но не с точки зрения наблюдателя. Это называется принципом ковариантности — законы физики должны быть одинаковы для всех систем отсчета.

Автор: Bing image creator

Еще одно удивительное свойство ускоряющихся волн — это наличие стрелки времени. Стрелка времени — это направление, в котором время течет. В повседневной жизни мы видим, что время течет от прошлого к будущему. Например, яйцо может разбиться, но не может собраться обратно. Это связано с тем, что энтропия — мера беспорядка системы — всегда возрастает со временем. Это называется термодинамической стрелкой времени.

Однако в микроскопическом мире частиц энтропия не играет роли. Законы физики не зависят от направления времени. Например, электрон может двигаться как вперед, так и назад по времени. Это называется микроскопической стрелкой времени. Она не имеет определенного направления.

Финские физики показали, что для ускоряющихся волн существует только одно направление времени — от прошлого к будущему. Это означает, что ускоряющиеся волны не могут двигаться назад по времени. Они не могут вернуться в состояние, в котором были раньше. Это свойство называется каузальностью — причина должна предшествовать следствию.

Почему же так происходит? Потому что ускоряющиеся волны подчиняются уравнению ускоряющейся волны, которое имеет только одно решение для каждого начального условия. То есть если мы знаем, какая была ускоряющаяся волна в какой-то момент времени, мы можем предсказать, какой она будет в любой другой момент времени. Но мы не можем сделать обратное — мы не можем определить, какой была ускоряющаяся волна раньше по тому, какой она есть сейчас. Это означает, что уравнение ускоряющейся волны не инвариантно относительно изменения знака времени. Это отличает его от обычного волнового уравнения, которое имеет два решения для каждого начального условия — одно для прямого хода времени и одно для обратного.

Таким образом, финские физики открыли новый способ изучения света и его свойств. Они показали, что ускоряющиеся волны могут быть использованы для тестирования релятивистских эффектов и стрелки времени на микроскопическом уровне. Это может открыть новые перспективы для понимания природы света и времени, а также для разработки новых технологий, основанных на ускоряющихся волнах. Например, ускоряющиеся волны могут быть использованы для создания сверхразрешающих микроскопов, которые могут видеть объекты меньше, чем длина волны света. Также ускоряющиеся волны могут быть использованы для передачи информации с большей скоростью и безопасностью, так как они сложнее перехватить и подделать.

8 комментариев

A
Финны доказали, что электродинамика, из которой выросла теория относительности, подчиняется теории относительности… И еще доказали, что неинерциальная система отсчета не подчиняется законам для инерциальных. Правду говорят, нет вечных двигателей, но есть вечные тормоза.
Право слово, хватит публиковать бред «ученых» из непойми каких журналов и недоразвитых в научном смысле стран.
102976506796884933242@google
А какие жерналы ты считаешь авторитетными и достоверными? Physical Review Letters условный публикует работы очень высокого уровня сложности, в большинстве своём. Для меня, как и для большинства читателей они будут за гранью осознания
A
Я бы рекомендовал перестать писать подобные статьи если совсем не понимаешь, о чем там речь. В этой же статье теорию относительности (распространение света) проверяют теорией относительности, то бишь занимаются, как бы это мягко сказать, ерундой. Особенно впечатляет то, что финны пытаются прилепить к свету систему координат. Это вообще за гранью — так делать нельзя.
По поводу импульса — это чудо. В вакууме через частоту выражается длина волны и наоборот, а не импульс зависит и от того, и от другого.
Если брать микроскопическую теорию прохождения света — фотоны замедляются за счет взаимодействия с электронами атомов вещества. И понятно, куда уходит импульс. В макроскопической теории — тоже идет взаимодействие электромагнитных полей падающей волны и полей атомов вещества.
R
«То есть свет видит себя таким же, как и в вакууме.» — хорошая трава, забористая.
a
Опять бред сивой кобылы от ПОПУ-ЛИЗАТОРА:
«Также ускоряющиеся волны могут быть использованы для передачи информации с большей скоростью и безопасностью, так как они сложнее перехватить и подделать.»
Результатом ускорения волны будет превышение ею СКОРОСТИ СВЕТА!!!
А во сколько раз?
102976506796884933242@google
Аааа, типо я лижу. Хорошо, что ты 4 раза написал, а то с первого я бы не понял.
Я передам финским учёным, чтоб они нормальные исследования делали, спасибо
A
Просто не надо переписывать подобные кликбейтные статьи.
A
Да тут перл на перле. То, что есть фазовая и групповая скорости при прохождении света в веществе, что показатели преломления могут быть меньше единицы, и тому подобные «странности», всемирно известные финнские ученые, похоже, не хотят знать. Насчет сверхсветовых скоростей в веществе — отдельное восхищение. Мы и не знали о черенковском излучении. Финны открывают для себя чудный мир волновых уравнений и прочих урматов. А если добавить туда чисто квантовые эффекты с виртуальными частицами… это ж сколько статеек можно написать.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Как перестать транжирить «от зарплаты до зарплаты» и начать откладывать деньги, если доход позволяет: советы на личном опыте

Знакомая ситуация: получаешь зарплату и думаешь — «ну вот, теперь заживём»! А через неделю смотришь на счёт и понимаешь, что половины денег как не бывало. Ещё через неделю остаётся...

«Проблема последнего парсека» решена? Астрофизики объясняют слияние черных дыр влиянием темной материи

В центрах галактик скрываются сверхмассивные черные дыры, чья масса может в миллионы и даже миллиарды раз превосходить массу нашего Солнца. Астрономические наблюдения показывают, что эти объекты не...

Обзор и сравнение клавиатур VIGOR GK41 и VIGOR GK41 Dusk от MSI

На полках магазина не всегда одновременно бывают представлены разные модели одной линейки товаров, но понять в чем разница хочется, а сравнение в онлайн-магазине не в полной мере отражает...

Как предотвратить поломку вашего кондиционера? Профилактика и отчистка

Несомненно, кондиционеры помогают нам выжить в невыносимую летнюю жару. И не очень бы хотелось, чтобы ваш «прохладный друг» сломался в самый разгар зноя. Автор: senivpetro Источник:...

Геотекстиль против сорняков: эффективная защита или бесполезная трата денег

В интернете сейчас не утихают споры о чудодейственных свойствах геотекстиля. Многие садоводы и ландшафтные дизайнеры уверяют, что этот материал — настоящий спаситель от назойливых...

Tangzu Waner S.G. Studio Edition — баланс и точность — обзор недорогих динамических наушников

Обновлённая модель линейки Waner от известного китайского производителя IEMs Tangzu приобрела приставку Studio Edition. Ориентируясь на студийное звучание, в ней немного ослабили бас, сместив...