Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.7: Спостерігач

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    77705

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    десять тисяч місцевих свідків

    У відносності ми часто говоримо про спостерігача. Де цей спостерігач? В одному місці, або всюди? Відповідь: Слово «спостерігач» - це стенографічний спосіб говорити про всю колекцію записуючих годин, пов'язаних з одним фреймом free float. 1 Жоден реальний спостерігач не міг легко зробити те, що ми просимо від «ідеального спостерігача» в нашому аналізі відносності. Так що краще всього думати про спостерігача як про людину, яка ходить навколо, зачитуючи спогади про всі записуючі годинники під його контролем. Це витончений сенс, в якому ми надалі вживаємо фразу «спостерігач вимірює таке-і-таке».

    Місце та час кожної події записуються годинами найближчого до цієї події. Ми навмисно обмежуємо звіт спостерігача про події зведенням даних, зібраних з годинника. 2 Ми не дозволяємо спостерігачеві повідомляти про широко відокремлені події, які він сам розглядає на око. Причина: час у дорозі світла! Це може зайняти багато часу, щоб світло від далекої події дійшло до ока спостерігача. Навіть порядок, в якому події бачаться на око, може бути неправильним: Світло від події, яка сталася мільйон років тому і мільйон світлових років, віддалених у нашому кадрі, просто потрапляє в наші очі зараз, після світла від події, яка сталася на Місяці кілька секунд тому. Ми бачимо ці дві події в «неправильному порядку» порівняно із спостереженнями, записаними нашою далекою решіткою запису годинників. З цієї причини ми обмежуємо спостерігача збором та повідомленням даних із годинника запису.

    Мудрий спостерігач звертає увагу тільки на годинникові записи. Незважаючи на це, швидкість світла все ще встановлює обмеження на те, як скоро він може аналізувати події після їх виникнення. Припустимо, що події в даному експерименті широко відокремлені один від одного в міжзоряному просторі, де єдиний фрейм з вільним плаванням може охоплювати велику область простору-часу. Нехай віддалені події записуються миттєво на місцеві годинники та передаються по радіо в центральну диспетчерську спостерігача. Ця передача інформації не може відбуватися швидше швидкості світла - тієї ж швидкості, з якою рухаються радіохвилі. Інформація про розігнані події доступна для аналізу в центральному місці тільки після передачі світла. Ця інформація буде повною і точною і не потребує корекції - але буде пізно. При цьому весь аналіз подій повинен відбуватися після - іноді довго після! - події закінчилися, як записано в цьому кадрі. Така ж складність виникає, в принципі, для каркаса вільного плавання будь-якого розміру.

    Природа ставить непорушне обмеження швидкості на сигнали. 3 Ця межа має глибокі наслідки для прийняття рішень та контролю. Космічний зонд спускається на Тритон, місяць планети Нептун. Зонд регулює тягу своєї ракети, щоб забезпечити повільну «м'яку» посадку. Цей зонд повинен нести обладнання для виявлення його відстані від поверхні Тритона і використовувати цю інформацію для регулювання тяги ракети на місці, без допомоги Землі. Земля ніколи не знаходиться менше 242 світлових хвилин від Нептуна, час радіосигналу в обидва кінці 484 хвилини - більше восьми годин. Тому зонд розбився задовго до того, як дані відстані зонда до поверхні можуть бути відправлені на Землю, і команди на тягу ракети повернулися. Ця тимчасова затримка передачі інформації не перешкоджає детальному ретроспективному аналізу на Землі спуску зонда на Тритон - але цей аналіз не може відбутися принаймні через 242 хвилини після події. Чи можемо ми зібрати інформацію в останню хвилину, прийняти рішення та надіслати назад інструкції щодо контролю? Ні. Природа керує нашим мікроменеджментом далеких (Зразок завдання 2-1).

    Приклад\(\PageIndex{1}\): METEOR ALERT!

    Міжзоряний командний центр отримує слово по радіо про те, що метеорит щойно просвистив повз форпост, розташований на відстані 100 світлових секунд (п'ята частина відстані Земля-Сонце). У звіті попереджає, що метеорит прямує безпосередньо до Командного центру зі швидкістю однієї чверті світла. Припустимо, радіосигнали рухаються зі швидкістю світла. Як довго персонал командного центру повинен вжити ухильних дій?

    Рішення

    Попереджувальний радіосигнал і метеор залишають форпост одночасно. Радіосигнал рухається зі швидкістю світла від форпосту до Командного центру, охоплюючи 100 світлових секунд відстані за 100 секунд часу. Протягом цього 100 секунд метеорит також подорожує до Командного центру. Метеор рухається зі швидкістю світла в одну чверть, тому за 100 секунд він охоплює одну чверть 100 світлових секунд, або 25 світлових секунд відстані. Тому, коли попередження надходить до Командного центру, метеор знаходиться на відстані 100 - 25 = 75 світлових секунд.

    Метеор займає додаткові 100 секунд часу, щоб перемістити кожні додаткові 2 5 світлових секунд відстані. Таким чином, він охоплює решту 75 світлових секунд відстані за додатковий час 300 секунд.

    Коротше кажучи, після отримання радіопопередження. Персонал командного центру має розслаблені 300 секунд - або п'ять хвилин - щоб прогулятися до свого метеоростійкого притулку.

    1 Спостерігач визначений

    2 Спостерігач обмежений показаннями годин

    3 Обмеження швидкості:\(c\)
    це закон!