Так ли важен свет в специальной теории относительности?

Я энтузиаст физики-любитель без формального университетского образования в области физики. Так что мой вопрос может показаться очень наивным, так что простите меня.

У меня был этот вопрос в глубине души с момента ошибочного открытия нейтрино, движущихся быстрее света.

Мое понимание специальной теории относительности таково. Вы можете измерить физические параметры, такие как длина, время, масса объектов в системе отсчета (A) из другой системы отсчета (B), имеющей постоянную относительную скорость с A, только изучая информационные сигналы, поступающие из A в B. Поскольку свет (электромагнитное излучение) является самым быстрым из известных носителей информации между двумя системами отсчета и поскольку свет имеет постоянную относительную скорость относительно любой движущейся инерциальной системы отсчета, измерения длины/времени между движущимися инерциальными системами отсчета формулируются на основе его скорости.

Еще в 2011 году, когда сообщалось о «быстрее света» нейтрино, я слышал в научно-популярных отчетах, что это сделает специальную теорию относительности недействительной. Но почему это так? Любая частица быстрее света просто поменяла бы константу местами с в специальной теории относительности с некоторой новой константой (при условии, что эта частица также имеет постоянную относительную скорость с инерциальной системой отсчета). Разве специальная теория относительности по-прежнему не верна, если обмен информацией происходит с этой новой быстрой частицей, а не со светом? Пока эти частицы не движутся с бесконечной скоростью, все измерения движущихся систем отсчета будут иметь замедление времени и сокращение длины. Правильно ли я понимаю?

Редактировать 1: я вижу здесь еще один вопрос , и ответ на него кажется правильным. Специальную теорию относительности можно вывести из любой частицы, движущейся с постоянной скоростью.

@ Джон Ренни, я уже видел этот ответ, прежде чем публиковать этот вопрос, но это не отвечает на мой вопрос.
с особенным, потому что это единственная скорость, с которой может двигаться безмассовая частица (например, фотон), а любая массивная частица должна двигаться медленнее. Является ли нейтрино безмассовым или массивным, если оно двигалось со > с это нарушило бы специальную теорию относительности.

Ответы (1)

Ваше понимание правильное, но вы также должны понимать, что существует большое разнообразие экспериментально подтвержденных релятивистских эффектов, где постоянная с происходит, и эту константу пришлось бы внезапно изменить. А именно, все частицы удовлетворяют соотношению

Е "=" м с 2 "=" м 0 с 4 + п 2 с 2
Это соотношение используется, например, для вычисления дефекта массы ядра, связанного именно с «недостающей массой» и высвобождаемой энергией. Были разные константы с ′ "ограничение скорости", мы получили бы его и в этом отношении. Другой предел для больших скоростей Е "=" м с 2 является
Е "=" п с
Используется каждый день тысячи раз в ускорителях частиц для понимания столкновений. Также они очень хорошо чувствуют «ограничение скорости» при ускорении частиц. Итак, физики-экспериментаторы очень скоро заметят, если с были разные константы. Это будет не полный список, а еще один эффект, количественно связанный с с — увеличенное время жизни частиц. Для среднего времени жизни частицы в состоянии покоя т мы проходим через замедление времени, это целая жизнь т ′ при движении со скоростью в :
т ′ "=" γ т "=" т 1 − в 2 с 2
Так, например, частица, такая как мюон , со временем жизни в несколько микросекунд может наблюдаться как имеющая время жизни в несколько секунд.

Все эти эффекты наблюдались и проверялись так много раз, что более или менее невозможно, чтобы константа отличалась от с произойдет в них. Так что надо понимать, что когда мы говорим «скорость света», мы имеем в виду не скорость одной частицы, а эту постоянную, возникающую практически повсеместно в физике высоких энергий и количественно определяющую явления.

Было бы непоследовательно наблюдать все эти эффекты с точным с и найти частицу, движущуюся со скоростью с + ϵ . Таким образом, относительность была бы фальсифицирована, и нужно было бы найти другую основу. (наверное очень некрасивый)

Спасибо за ответ, Войд. Если новая частица является средством информационного обмена, то "сигналы" будут "наблюдаться" с разной относительной скоростью (с') внутри поглощающих систем, верно? В таком случае не останутся ли все эти формулы прежними?
Единственная причина, по которой свет часто принимают за «средство передачи сигналов», заключается в том, что он самый быстрый. Носителем сигналов может быть что угодно. Вы можете видеть, например, в этом выводе замедления времени , что постоянство с необходим для всех эффектов. Но одним из следствий таких соображений является то, что никакая массивная частица (такая как нейтрино) не может достичь (или иметь) скорости света. Но теория относительности допускает, что массивные частицы всегда имеют скорость выше скорости света.
Итак с ′ тогда не будет постоянным во всех системах отсчета и больше, чем с , мы можем работать с этим. Однако вы можете видеть, например, в этом ответе , что это может нарушить причинно-следственную связь. Например, вы можете получить сообщение о результатах лотереи сегодня вечером, прежде чем отправить их сообщнику. Физики ненавидят азартные игры, поэтому это запрещено. (Да, и это также нарушает основы науки, если только не будут сделаны какие-то сложные модификации, чтобы остановить это.)
Так ли важен свет в специальной теории относительности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v