Может ли нерелятивистская Вселенная быть логически непротиворечивой?

Насколько я понимаю, принцип относительности был принят от Галилея до Максвелла, после чего уравнения, предсказывающие постоянную скорость света, подразумевают предпочтительную систему отсчета в евклидовом пространстве, внезапно делая теорию относительности проверяемой.

Эксперимент Майкельсона-Морли показал, что скорость света постоянна во всех системах отсчета, следовательно, Максвелл, теория относительности или евклидово пространство должны быть ошибочными.

Как оказалось, евклидово пространство сломалось, и перенос уравнений физики в пространство Минковского позволил нам сохранить постоянную скорость света и принцип относительности (хотя относительность подразумевает некоторые удивительные вещи в пространстве Минковского, тем не менее, это просто логическое следствие геометрия).

Предположим, мы изменили что-то другое вместо этого?

Имела бы физика смысл, если бы эксперимент Майклсона-Морли показал, что скорость света не постоянна во всех системах отсчета?

  • т.е. будет ли все остальное по-прежнему логически непротиворечивым, возможно, с некоторыми изменениями, и, следовательно, вселенная будет иметь ощущение абсолютного пространства и времени? Каковы будут последствия этого?

Я предполагаю, что у другой модели вселенной может не быть предпочтительной системы отсчета, но это подразумевало бы непостоянную скорость света. Является ли это логически последовательной гипотетической физикой?

  • Я предполагаю, что это подразумевало бы изменение допущений, лежащих в основе уравнений Максвелла, но моя физика недостаточно хороша, чтобы довести до конца эту линию рассуждений. Что нам нужно настроить, чтобы это заработало, или это ерунда?
Вы спрашиваете, могли бы мы иметь непротиворечивую теорию электромагнетизма и классической физики, если бы мы отказались от принципа относительности и предположили, что уравнения Максвелла верны только в предпочтительной системе отсчета и должны быть изменены преобразованием Галилея в других системах? Если так, то да, это всего лишь теория светоносного эфира . Но если вы спрашиваете, можем ли мы сохранить относительность, но иметь непостоянную скорость света, я думаю, ответ будет отрицательным.
Я обнаружил, что могу записать достоверную кинематику, в которой это верно; но реальная головная боль. Максвелла выполняется, если вы предполагаете, что он действителен в исходной системе отсчета, а не в системе отсчета наблюдения. Уродство проявляется в другом.

Ответы (2)

Из того, что меня заставили поверить, существовала нерелятивистская модель Вселенной, которую мы использовали после Максвелла. В нем было большое количество «поправочных» терминов, которые приводили к разным скоростям света. Доказательная сила пространства Минковского заключалась не в том, что оно было «более правильным», а в том, что оно запекало все эти поправочные члены в пространство. Было обнаружено, что это более удобный способ осмысления проблемы, поэтому мы использовали его. Наша вселенная не определяется как пространство Минковского, но мы обнаружили, что законы будут проще всего, если мы отобразим наши модели в пространство Минковского. Это тот же аргумент в пользу того, что «Земля никогда не была плоской, но мы обнаружили, что законы навигации будут проще всего, если мы нанесем наши модели на плоскую поверхность».

Что касается мира, в котором на самом деле существует «предпочтительная» система отсчета для света, она, вероятно, мало повлияет на мир. Учитывая, что мы не могли измерить скорость света до эпохи Максвелла, и тот факт, что Вселенная, по-видимому, даже не сильно зависит от этой скорости, я не ожидаю, что что-то изменится.

Однако по мере развития технологий такое эфироподобное поведение может иметь большой эффект. По мере того, как мы все больше и больше увлекаемся вещами, движущимися со скоростью света, возможность измерять вещи с точностью до времени становится проблемой. Атомные часы должны были синхронизироваться, чтобы учитывать их вращение в эфире. Было бы предпочтительнее строить структуры в эфирном каркасе, когда это возможно, что упрощало бы вычисления. В конце концов может произойти крах галактического строительства, поскольку все пытаются присоединиться к эфиру.

Немного придирки, но отображение поверхности сферы на плоскость усложняет некоторые вещи. Расстояния искажаются, и кратчайший путь между двумя точками обычно не является прямой линией. Но я полагаю, что это могло бы на самом деле расширить аналогию, поскольку она достаточно хорошо работает в «повседневных» масштабах, как и классическая механика.
«мы не могли измерить скорость света до эпохи Максвелла». Неправда, Оле Рёмер измерил (конечно, с ограниченной точностью) скорость света почти за 200 лет до законов Максвелла и даже до того, как Галилей предложил эксперимент для ее измерения.
@KSmarts да, это усложняет ситуацию в тех случаях, когда ваш процесс доводит модель до предела, что верно для любой модели, которая разработана так, чтобы быть проще, чем реальность. Если это кажется более доступным, я мог бы вместо этого изменить это, говоря о вращающихся и фиксированных кадрах, что, вероятно, немного ближе к «похожей» ситуации. Я просто чувствовал, что карты более доступны, чем объяснение эффекта Кореолиса.
@Bosoneando Насколько я понимаю, никто не понимал, что скорость света была постоянной во всех системах отсчета примерно до 1900 года, что является странным поведением, которое приводит таких, как Эйнштейн, к релятивистской модели. Если я добавлю многословие, чтобы указать на то, что это особая часть, поможет ли это прояснить то, что вы видите?
@CortAmmon Иметь возможность измерять скорость света и знать, что она постоянна во всех системах отсчета, - это две совершенно разные вещи, и вы, кажется, их путаете. И в своей статье 1905 года Эйнштейн говорил только о мысленных экспериментах, он не ссылался ни на какие экспериментальные результаты. Неясно, знал ли он об эксперименте Майкельсона-Морли и находился ли он под его влиянием.
@Bosoneando Все согласны с тем, что Эйнштейн не знал об эксперименте Майкельсона-Морли. Слишком много рассказов о том, как он разработал специальную теорию относительности, «притворяются», что он это сделал. Эйнштейн не был единственным создателем СТО, многое из этого было разработано другими. Эйнштейн собрал все это вместе в своей статье 1905 года. Анри Пуанкер написал аналогичную статью Эйнштейну, но чуть раньше. К счастью, журнал «Эйнштейн» отправил его для публикации первым.

Я предполагаю, что под «нерелятивистским» вы подразумеваете относительность Галилея. То есть вселенная без странных эффектов высокой скорости, где изменить систему отсчета так же просто, как добавить скорости, и есть только одно универсальное время.

Причина, по которой теория относительности Галилея когда-то была преобладающей, заключалась в том, что она является чрезвычайно близким приближением к реальности при малых скоростях, с которыми мы имеем дело. Чтобы сделать это точно верным, все скорости должны быть малы по сравнению со скоростью света. Другими словами, скорость света бесконечна.

Просто возьмите все наши физические законы и примите предел как с уходит в бесконечность. Тогда фактор β знак равно в / с всегда равен нулю, а множитель γ знак равно 1 / 1 − β 2 всегда равно 1. Это означает, что нет ни замедления времени, ни сокращения длины.

Эта вселенная логически непротиворечива, но из-за бесконечной скорости света в ней не было бы известного нам электромагнитного излучения. Я не уверен, какие последствия это имеет, но вы, вероятно, можете избавиться от этих проблем.

Подробности (обновление)

Уравнения Максвелла неявно включают скорость света (они должны, поскольку именно они управляют электромагнитным излучением, т.е. светом). Ключевым из них является закон Ампера:

∇ × Б знак равно мю 0 ϵ 0 ∂ Е ∂ т

Так получилось, что произведение констант в этом уравнении связано со скоростью света:

∇ × Б знак равно 1 с 2 ∂ Е ∂ т

Это означает, что если с бесконечно, это уравнение принимает вид:

∇ × Б знак равно 0

То есть вместо электродинамики у нас есть магнитостатика , в условиях которой волн не существует.

Другой способ думать об этом - с отношением между частотой и длиной волны:

λ ф знак равно с

Если с бесконечно, это уравнение может быть выполнено только в том случае, если частота или длина волны (или и то, и другое) бесконечны. Поскольку бесконечная частота не имеет физического смысла, мы должны заключить, что все волны бесконечно длинные, то есть волн вообще не существует.

Почему вы говорите «нет электромагнитного излучения», а не «бесконечно быстрое электромагнитное излучение»?
@spraff Это помогает?
Это означало бы, что масса имеет бесконечную энергию по e = mc^2. Похоже, это может привести к... интересным побочным эффектам на выходе деления и синтеза.
@ Дэн, или это может означать, что вся материя имеет нулевую массу. В любом случае, держу пари, что такие же неприятности произойдут и с сильным взаимодействием, поэтому не может быть даже составных барионов, таких как протоны и нейтроны. Установка бесконечной скорости света ломает всю известную физику. Но вопрос заключался в том, может ли это быть логически непротиворечивым, несовместимым с нашими нынешними моделями физики, поэтому изначально я оставил эти моменты в покое.
@DanSmolinske Деление и синтез? Вы получаете потерю массы даже при химических реакциях!
Может ли нерелятивистская Вселенная быть логически непротиворечивой?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v