Измерял ли Оле Рёмер скорость света в одном направлении или скорость света в обоих направлениях? [закрыто]

Соглашение Эйнштейна о синхронизации на самом деле является просто соглашением. Ничто не мешает вам синхронизировать часы каким-то другим способом. Синхронизация Эйнштейна обычно оказывается более удобной, чем альтернативы, когда это возможно (что не всегда).

Статья Лайла эффективно определяет временную координату$t' = t + (1{-}ε)|x|/c$для небольшого$ε>0$. По отношению к этой временной координате скорость света, движущегося к началу координат (то есть к Земле), равна$-dx/dt' = c/ε \gg c$.

Вы не можете сфальсифицировать это, потому что это просто математическая замена переменных. Мне не ясно, какую установку вы намереваетесь использовать для измерения скорости света в одном направлении, но что бы это ни было, вы можете выполнить упражнение, присвоив стандартные координаты инерциального пространства-времени каждому событию в задаче, а затем вычислив$t'$для каждого события, а затем описать словами, что это "значит". Вы обнаружите, что все способствует получению результата, согласующегося с изотропной скоростью света, даже если эта скорость «действительно» анизотропна. Вы также можете «объяснить» сигналы GPS, эксперимент Ремера или что-то еще в координатах Лайла. Это ничего не доказывает, кроме внутренней непротиворечивости алгебры и исчисления.

Лайл утверждает, что Бог использовал это соглашение, чтобы синхронизировать библейское творение: другими словами, что вселенная началась на поверхности$t'=t_0\approx -6000\text{ yr}$. Это фактическое физическое утверждение, которое, как я полагаю, в принципе опровержимо. Но соглашения о синхронизации, которые мы (в отличие от Бога) используем, не имеют физического значения. Нет никаких доказательств того, что что-либо в природе когда-либо зависит от того, являются ли события одновременными по какому-либо соглашению.

Вот ответ, который я написал о видео Veritasium . Резюме: это хуже, чем статья Лайла, потому что, по крайней мере, статья Лайла делает утверждение, которое в принципе можно опровергнуть.

Сначала незначительная деталь: Оле Рёмер описал оценку скорости света, за которую его по праву помнят, но, насколько мне известно, на самом деле он не был в состоянии получить достаточно точные измерения. Исправление в ответ на комментарий: я неправильно запомнил. Идеи и результаты Ремера были известны его современникам по переписке. Просто эти идеи официально не публиковались.

Прежде чем я продолжу, есть важный момент, который мне нужно обсудить. Некоторые люди рассматривают вопрос о том, возможно ли одностороннее измерение скорости света, в связи с вопросом, можно ли поставить Experimentum Crucis, чтобы отличить теорию эфира Лоренца, с одной стороны, от специальной теории относительности, с другой стороны. . Я ожидаю, что такой эксперимент невозможен. То есть: я ожидаю, что любое одностороннее измерение скорости света даст то же значение, что и двустороннее измерение.

Я согласен:
если допустить, что мы ожидаем, что спутники других планет будут двигаться в соответствии с законами движения, то сдвиг во времени можно объяснить различной задержкой прохождения во времени в зависимости от расстояния перемещения. Мы знаем расстояния между планетами Солнечной системы. Суммируя все это, можно вывести скорость света.

Единственная критика, которую можно выдвинуть против этого, состоит в том, что это процесс с несколькими стадиями вывода.

Опять же, несколько этапов вывода — это то, как получают большинство измерений. (Пример: расстояния до других галактик. Расстояния до ближайших цефеид оцениваются путем измерения параллакса. Идентифицируются далекие цефеиды, а расстояние определяется по измеренной светимости.)

Двустороннее измерение скорости света требует гораздо меньше этапов вывода, если вообще требуется.

Интеллектуальная проблема заключается в том, возможно ли выполнить одностороннее измерение скорости света с помощью установки, столь же простой, как установка для двустороннего измерения скорости света.

Об отсчете времени на Земле в целом:
по всему миру существует несколько центров учета времени, и они работают вместе, чтобы обеспечить мир координированным мировым временем.

Наличие высокоточного скоординированного мирового времени имеет решающее значение для астрономии. Существуют формы радиоастрономии, в которых каждая обсерватория записывает данные с маркировкой времени на максимально возможном уровне. Диски, содержащие эти данные, доставляются со всего мира в центральное учреждение. В этом средстве данные обрабатываются, и благодаря высокой точности временной маркировки они могут коррелировать фазу сигнала. Таким образом, данные удаленных обсерваторий могут обрабатываться так, как если бы эти обсерватории находились на противоположных концах периметра антенны радиоприемника размером с планету.

Теперь наступает важная часть:
то, как поддерживается всемирное координированное время, не связано с синхронизацией Эйнштейна. Для этого конкретного приложения синхронизация Эйнштейна не будет работать.

Чтобы объяснить, почему это не сработает, я опишу очень стилизованную версию того, как осуществляется координация мирового времени; основной принцип тот же.

Изобразите ряд центров времени, расположенных через равные промежутки вдоль экватора. Позвольте мне сделать это (произвольный выбор) 12 центров.

Для поддержания синхронизированного времени они постоянно передают сигналы времени как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.

Позвольте мне сказать, что 12 сигналов ретранслируются в каждом направлении. Каждый сигнал представляет собой импульс с идентификатором.

Процедура заключается в том, что на каждом шаге реле есть возможность сделать минимальную настройку таким образом, чтобы интервал времени между 12 импульсами, распространяющимися по часовой стрелке, был как можно ближе к одинаковому, и чтобы время между 12 импульсами, распространяющимися против часовой стрелки, было как можно ближе к насколько это возможно равным.

Если бы Земля не вращалась, то встречные последовательности импульсов вели бы себя так же.

На нашей вращающейся Земле вращение вносит смещение. Импульсам, путешествующим с запада на восток, требуется немного больше времени, чтобы пройти от станции к станции. И наоборот, импульсы, идущие с востока на запад, занимают меньше времени.

Анимация изображает явление. В интерферометрии это явление называется « эффектом Саньяка ». Одна конкретная форма интерферометрии, кольцевая лазерная интерферометрия, использует эффект Саньяка для измерения скорости вращения Земли (и ее мельчайших вариаций).

Основной принцип эффекта Саньяка заключается в том, что скорость света одинакова во всех направлениях.

Синие и красные точки обозначают встречные импульсы. Встречные импульсы везде имеют одинаковую скорость. Обратите внимание, что в анимации они все время пересекаются в одном и том же месте, потому что распространяются с одинаковой скоростью.

Четыре серые точки обозначают ретрансляционные станции на пути.

Операторы ретрансляционных станций знают скорость вращения системы. Операторы знают, какой интервал времени ожидать между синими импульсами и красными импульсами. Даже если операторы не знали бы заранее, какова скорость вращения системы, они могут сделать вывод об этой скорости вращения по разнице во времени прохождения между синим и красным импульсами.

Что произойдет с синхронизацией Эйнштейна

Применение синхронизации Эйнштейна не удовлетворит требованиям:

12 станций должны были соединиться. 1-2, 2-3, 3-4... 11-12 и т. д. Они могут выполнять все эти парные синхронизации с применением синхронизации Эйнштейна. За исключением: тогда вы не можете закрыть петлю. Если все пары применили синхронизацию Эйнштейна, то для пары 12-1 будет временной разрыв.

Для мирового координированного времени такой разрыв недопустим. Процедура поддержания мирового координированного времени должна учитывать вращение Земли, что и происходит.

Конечно, на реальной Земле центры хронометража расположены неравномерно, и это необходимо учитывать. Кроме того, они находятся на разной высоте над уровнем моря, следовательно, на разной геопотенциальной высоте, что приводит к разнице в эффекте гравитационного замедления времени, который необходимо учитывать. Ясно, что есть много трудностей; очевидно, инженеры преодолели их все.

GPS

Точное отслеживание времени, обеспечивающее согласованность GPS во всем мире, зависит от наличия единого скоординированного мирового времени.

Кроме того, учитывая, что используется единое скоординированное мировое время и учитывая, что Земля вращается: в зависимости от того, где находится спутник GPS относительно приемника GPS, сигнал может перемещаться с востока на запад или с запада на восток. Для путешествия с запада на восток вы ожидаете больше времени в пути, чем для путешествия с востока на запад. Технология GPS учитывает эту разницу.

Этот второй ответ специально предназначен для установки, представленной диаграммой в вопросе.

E1, E2, D1 и D2 движутся вместе друг с другом.

Треугольник E1, D1, D2, разумеется, задуман как равносторонний треугольник.

Как мы знаем: когда распространение света представлено в системе координат, движущейся вместе с этой установкой, тогда свет, излучаемый из E1, фактически определяет одновременность для этой системы координат. С точки зрения сопутствующего представления: свет, излучаемый E1, достигает D1 и D2 одновременно.

Одни и те же процессы с одинаковым правом могут быть представлены в любой системе координат общего класса эквивалентности инерциальных систем координат.

При представлении в любой системе координат, не сопутствующей этой установке, плоскость одновременности выходит иначе.

Обобщение:
во всех случаях, когда представление может быть с равной достоверностью представлено в терминах любого члена класса эквивалентности инерциальных систем координат: относительность одновременности неизбежна.

То есть: вопрос о возможности одностороннего измерения скорости света рассматривается как взаимосвязанный с вопросом о том, есть ли способ избежать относительности одновременности.

Любая установка, которая не устраняет относительность одновременности, не считается односторонним измерением скорости света.

Относительно предложенного вами эксперимента: мне кажется, вы уже предположили , что свет распространяется с одинаковой скоростью в любом направлении, когда вы синхронизируете часы D1 и D2 предложенным вами способом. Если бы односторонняя скорость света не была изотропной, то лучу потребовалось бы разное время для прохождения расстояния E1-D1 по сравнению с E1-D2, и часы D1 и D2 не были бы синхронизированы в этом случае. так, как я думаю, вы хотите.