Существует ли абсолютная скорость?

Крис, ты на самом деле на грани понимания того, как работает специальная теория относительности. Вы очень близко. Вам нужно сделать всего один дополнительный шаг.

заявить, что вся скорость относится к объекту, по сути, означает сказать: «скорость не существует, а только относительно наблюдателя».

Это правильно. Абсолютного пространства, как и в ньютоновской физике, не существует. То же самое для абсолютного времени. Оба являются просто отношениями между объектами и между событиями.

Пока вы цепляетесь за понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, относительность не может быть понята. Если вы отпустите их, относительность действительно покажется вам естественной.

Эйнштейн просто заметил это:

А) Все предыдущие эксперименты (например, Майкельсона-Морли) показали, что всякий раз, когда вы измеряете скорость света, вы всегда получаете один и тот же результат, несмотря ни на что.

Б) Уравнения Максвелла для электромагнитных полей (например, света) включают скорость света, и значение этой скорости не зависит от системы отсчета. Это означает, что они всегда показывают, что скорость света одинакова, независимо от того, как движется наблюдатель.

И A, и B говорят об одном и том же: скорость света всегда одинакова. Но как же быть, когда разные наблюдатели движутся в абсолютном пространстве с разной скоростью?

Ответ таков: абсолютное пространство — это не вещь. Пространство — это всего лишь фон для особого типа отношений между объектами, называемого «расстоянием». Время — это всего лишь фон для особого типа отношений между событиями, называемого «длительностью». Но ни пространство, ни время не являются вещами, отдельными от объектов и событий. Только когда вы складываете воедино целую кучу «дистанционных» отношений, кажется, что появляется пространство.

Самое главное — это скорость света. Это фундаментальная константа природы, как энергия Планка и т. д. Эта вселенная устроена таким образом, что скорость света и другие подобные константы остаются неизменными, несмотря ни на что.

Но пространство и время — понятия производные. Они не являются изначальными реальностями, такими как скорость света. Поэтому они зависят от наблюдателя. Для меня пучок дистанционных отношений, который мы называем «пространством», выглядит определенным образом. Для вас один и тот же пучок выглядит немного по-другому. Это нормально, потому что пространство не абсолютно; это производное от многих других вещей.

Когда вы бросаете фонарик, скорость света от него одинакова для всех. Но как это может быть, если разные наблюдатели движутся по-разному? Все просто: все они по-разному видят пучки отношений расстояния; эти различия таковы, что скорость света всегда остается неизменной.

И это специальная теория относительности в двух словах.

Кажется, что скорость (видимого) «света» одинакова для любого наблюдателя при любом заданном относительном движении по отношению к другим наблюдателям, потому что определение видимого света — это особое энергетическое состояние, которое определяет его скорость для каждого наблюдателя. Если бы это было более высокое или более низкое энергетическое состояние, оно было бы вытеснено в другую часть электромагнитного спектра и больше не было бы «видимым» светом.

Таким образом, два наблюдателя, один из которых движется с нулевой относительной скоростью к источнику света, а другой движется к источнику света с любой заданной скоростью, каждый будет видеть «видимый» свет, исходящий от источника с постоянной скоростью. Это предполагает излучение широкого спектра. Однако все меняется, если источник света имеет только определенную длину волны. В этом случае произойдет фазовый сдвиг, и движущийся объект (относительно источника) не будет «видеть» видимый свет на той же длине волны, что и наблюдатель, который имеет нулевое движение относительно источника. И, если наблюдатель, у которого есть относительное движение, движется достаточно быстро, излучение источника вполне может полностью сместиться за пределы спектра видимого света.

Существует ли абсолютная скорость?

Да, это так.

Кажется, что все согласны с тем, что «абсолютной скорости» не существует из-за того, что все относительно.

Я "релятивист", но я не на этой странице. Из-за CMBR. Погуглите по системе отсчета CMBR и проверьте дипольную анизотропию CMBR . Это не абсолютный фрейм в строгом смысле этого слова. Но вы можете использовать его, чтобы измерить свою скорость во вселенной. И вселенная настолько абсолютна, насколько это возможно.

Однако это оставляет меня в замешательстве. Кажется, это не связано с концепцией, согласно которой скорость света на самом деле является неизменной константой.

Боюсь, это не так. Проверьте, везде ли скорость света одинакова? на сайте PhysicsFAQ:

«Изменяется ли скорость света в воздухе или в воде? Да. Свет замедляется в прозрачных средах, таких как воздух, вода и стекло».

«Эти гироскопы посылают свет по замкнутой петле, и если петля вращается, наблюдатель, едущий по петле, будет измерять, что свет движется медленнее, когда он пересекает петлю в одном направлении, чем когда он пересекает петлю в противоположном направлении».

«В этом отрывке Эйнштейн говорит не о свободно падающей системе отсчета, а скорее о системе отсчета, покоящейся относительно источника гравитации. В такой системе отсчета не совсем точно определенная «скорость» света может отличаться от c, в основном из-за влияния гравитации (искривления пространства-времени) на часы и линейки».

Ответ - нет. Скорость света не везде одинакова. Но вы измеряете локальную скорость света, чтобы она была одинаковой, потому что вы определяете наши секунды и ваши метры с помощью света. Поэтому, когда вы используете их для измерения скорости этого света, вы всегда получаете один и тот же ответ. См. комментарии Жоао Магейхо и Джона Моффата к «Заметке о теориях различной скорости света» .

Но заявить, что вся скорость относится к объекту, по сути, значит сказать: «скорость не существует, а только относительно наблюдателя».

Скорость существует. Оно может быть связано с чем-то другим, даже если это что-то — вселенная. Но даже если это только относительно, это не повод говорить, что его не существует. Пуля — это всего лишь безобидный кусок свинца, который можно взвесить в руке. Но летящая пуля убьет вас насмерть. Подумайте о том, как это сочетается с «скорость не существует, а только относительно наблюдателя ».

Но тем не менее скорость света — вычислимая константа, которая никогда не меняется. Как же тогда мы можем сказать, что не существует такой вещи, как абсолютная скорость?

Мы не можем. Мы можем сказать, что не существует такой вещи, как абсолютная система отсчета, так что вы не обнаружите, что ваши экспериментальные результаты в вашем запечатанном ящике зависят от скорости этого ящика. Но, как я уже сказал, Вселенная настолько абсолютна, насколько это возможно, и вы можете измерить свою скорость относительно Вселенной.

Если я брошу в космос фонарик, включенный со скоростью 50 миль в час, увеличится ли скорость света, излучаемого фонариком, на 50 миль в час в том направлении, куда я его бросил? Конечно, нет. Мы знаем это.

Правильный. Потому что свет имеет волновую природу E=hf. Скорость волны зависит от среды, через которую она проходит, а не от скорости излучателя.

Но если это действительно так, то как тогда не может быть абсолютной скорости, которую можно было бы рассчитать, определив скорость света относительно объекта, который мы измеряем (поскольку скорость света постоянна)? Пожалуйста, помогите, потому что это беспокоит меня.

Это проще, чем вы думаете. Посмотрите на определение секунды и определение метра :

Определение секунды в системе СИ — это продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения...

Метр — это длина пути, пройденного светом в вакууме за промежуток времени 1/299792458 секунды.

Вы измеряете постоянную локальную скорость света из-за того, как вы определяете секунды и метры, а также из-за волновой природы материи . Обратите внимание на такие вещи, как образование пар и дифракция электронов . Спросите себя: если бы вы, ваши стержни и часы были сделаны из звуковых волн, так что вы определили свои метры и секунды, используя движение звуковых волн, как бы вы когда-нибудь измерили локальную скорость звука, которая была бы чем-то иным, чем 340 м? / с?

Редактировать 09.14.2017:

Чтобы проверить то, что я сказал выше, посмотрите это в цифровых бумагах Эйнштейна, датированных 1920 годом:

«Как показывает простое геометрическое рассмотрение, искривление световых лучей происходит только в пространствах , где скорость света пространственно переменна . Отсюда следует, что вся понятийная система специальной теории относительности может претендовать на строгую справедливость только для тех пространств- области времени, где гравитационные поля (при правильно выбранных системах координат) отсутствуют».

Скорость света в вакууме меняется. Также см. этот ответ PSE , в котором цитируется профессор Дуглас Скотт :

«Однако решающее предположение теории Эйнштейна состоит не в том, что не существует особых систем отсчета, а в том , что не существует особых систем отсчета, в которых законы физики отличаются. в некотором смысле, система покоя Вселенной . Но для проведения любого физического эксперимента любая другая система отсчета так же хороша, как эта. Так что единственная разница в том, что в системе покоя реликтового излучения вы не измеряете скорость относительно фотонов реликтового излучения, но это не означает никакого фундаментального различия в законах физики».

Специальная теория относительности предшествовала реликтовому излучению. Также см. это в цифровых документах Эйнштейна , опять же, за 1920 год:

«Подытоживая, мы можем сказать, что согласно общей теории относительности пространство наделено физическими свойствами; в этом смысле, следовательно, существует эфир ».

См. Википедию и выше для определения секунды и определения метра . Они оба определяются с помощью света.