Чтобы понять, как скорость света воспринимается наблюдателем, когда источник света и сам наблюдатель движутся навстречу друг другу, необходимо использовать основные принципы специальной теории относительности.

Шаг 1: Определение системы отсчета

Мы рассматриваем инерциальную систему отсчета, где источник света и наблюдатель движутся с одинаковыми скоростями V, но в противоположных направлениях. Это значит, что источник света движется с скоростью +V, а наблюдатель — с -V.

Шаг 2: Использование формулы сложения скоростей

В специальной теории относительности скорость света в вакууме всегда равна c для всех наблюдателей, независимо от их движения. Однако, чтобы рассмотреть, как наблюдатель воспринимает свет, мы можем использовать формулу сложения скоростей:

u' = (u + v) / (1 + (uv/c²))

где:

• u' — скорость света относительно наблюдателя;
• u — скорость света относительно источника (в данном случае это c);
• v — скорость наблюдателя относительно источника (в данном случае это V);
• c — скорость света в вакууме.

Шаг 3: Подстановка значений

Подставим значения в формулу:

• u = c;
• v = V.

Таким образом, получаем:

u' = (c + V) / (1 + (cV/c²))

Упрощая, получаем:

u' = (c + V) / (1 + V/c).

Шаг 4: Анализ результата

Теперь мы можем заметить, что при V, стремящемся к c, наблюдатель все равно будет фиксировать скорость света как c. Это означает, что независимо от скорости источника и наблюдателя, скорость света остается постоянной и равной c.

Итог

Таким образом, скорость световых волн, зафиксированная наблюдателем, равна c, независимо от того, с какой скоростью движется источник света и наблюдатель.