Является ли относительность одновременности просто условностью?

Преобразования Лоренца, как известно, влекут за собой

  1. замедление времени,
  2. сокращение длины и
  3. относительность одновременности.

Это заметно в любом курсе по специальной теории относительности (СТО), например, в статье Википедии об СТО . Я прекрасно понимаю, как это следует, алгебраически и геометрически, но я думаю, что относительность одновременности очень отличается от двух других. Я пришел к пониманию, что замедление времени и сокращение длины кое-что говорят о законах Природы, поскольку их можно проверить: в конце концов, они объясняют классические нулевые результаты Майкельсона-Морли, Кеннеди-Торндайка, ротора Мёллера и т. д. Но эта относительность одновременности только что-то говорит о синхронизации часов. Я хотел бы знать, верно ли мое понимание.

Чтобы было понятнее, что я утверждаю, я хотел бы поделиться экспериментом с преобразованиями Галилея, чтобы избавиться от замедления времени и сокращения длины: я попытался настроить их, чтобы вызвать относительность одновременности. Моя идея состояла в том, чтобы изменить их так, чтобы реализовать синхронизацию Эйнштейна в движущейся системе отсчета. Результатом являются следующие преобразования,

(Т) т ′ "=" т − в с 2 − в 2 Икс ′ Икс ′ "=" Икс − в т

между кадром Ф где скорость света одинакова как в направлении, так и в системе отсчета Ф ′ , двигаясь относительно Ф со скоростью в , и где используется синхронизация Эйнштейна (ниже я привожу свою демонстрацию). Эти преобразования демонстрируют относительность одновременности, поскольку мы можем иметь Δ т "=" 0 и Δ т ′ ≠ 0 или наоборот, но длина и время абсолютны, как в нормальной теории относительности Галилея. Я утверждаю, что единственное отличие от обычных преобразований Галилея заключается в выборе синхронизации часов.

Итак, прав ли я, что действительно относительность одновременности — это всего лишь продукт синхронизации часов?

Доказательство того, что уравнения (T) реализуют синхронизацию Эйнштейна в движущейся системе отсчета. Если световой сигнал излучается из Икс ′ "=" 0 к положению Икс 1 ′ , достигая его во время т 1 ′ а затем отскочить назад к Икс ′ "=" 0 , достигнуто во время т 2 ′ , то синхронизация Эйнштейна постулирует, что т 2 ′ "=" 2 т 1 ′ , т.е. в кадре Ф , используя преобразования (T),

т 2 "=" 2 ( т 1 − в с 2 − в 2 ( Икс 1 − в т 1 ) ) .

что действительно подтверждается, поскольку свет распространяется на с в Ф , и поэтому

с т 1 "=" Икс 1 с ( т 2 − т 1 ) "=" Икс 1 − в т 2

как происхождение продвинулось в т 2 как световой сигнал возвращается туда.

ИМХО, у вас был хороший вопрос, но вы испортили его, введя нереальные преобразования «чтобы было понятнее», а на самом деле сделав его шоустопом с самого начала. Следить за вашей аргументацией обескураживает, ибо результаты нереальных предположений не могут быть реальными в принципе и не могут ничего доказать. Мое предложение - отредактировать вопрос, отбросить все слова, начиная со слов «Чтобы было понятнее», и представить свой случай с использованием преобразований Лоренца. Тогда люди могут найти это более интересным и привлекательным.
Справедливая трактовка была бы такой: (1) относительность времени (2) относительность расстояния (3) относительность одновременности. Замедление времени и сокращение длины — это не физические изменения в собственной системе отсчета, а проекции координат правильной системы отсчета на координаты системы отсчета наблюдателя. Так что единственное, что они говорят о законах природы, это то, что геометрия пространства-времени является гиперболической. Ваша трудность может заключаться в том, что вы путаете «одновременность» с «относительностью одновременности». Относительность одновременности есть факт, но одновременность, «достигаемая» синхронизацией часов, есть ее продукт.
@safesphere, почему возражаете против этого гипотетического примера? Если кто-то хочет показать, что А не обязательно подразумевает Б, можно создать модель, в которой А выполняется, а В нет. Кроме того, строго говоря, преобразования Галилея также «нереальны», но означает ли это, что их нельзя использовать для рассуждений?
@lalala Вы можете побаловать себя, но я просто перестал читать, когда увидел придуманные трансформации. Если есть что сказать о преобразованиях Лоренца, почему бы не сделать это с помощью преобразований Лоренца, а не придумывать какой-нибудь запутанный нереалистичный пример? Преобразования Галилея справедливы в с → ∞ точно так же, как преобразования Лоренца действительны в пределе плоского пространства-времени. Преобразования, представленные в вопросе, никогда не действительны.
@safesphere Я хочу сказать, что мои преобразования имеют то же физическое содержание, что и преобразования Галилея, поскольку они отличаются только выбором синхронизации часов. К тому же в пределе с → + ∞ , мы восстанавливаем обычные преобразования Галилея (внимательно посмотрите на преобразования), как и должно быть, так как тогда бесконечная скорость света делает его обычной абсолютной синхронизацией.
@safesphere Что касается работы с преобразованиями Лоренца, это был мой дополнительный вопрос: если я могу поместить относительность одновременности в преобразования Галилея, изменив синхронизацию часов, могу ли я удалить ее из преобразований Лоренца с другой синхронизацией часов, чем у Эйнштейна? Но тогда вы, наверное, скажете, что и трансформация, которая последует, тоже нереальна…
В преобразовании Галилея скорость света бесконечна и не может быть добавлена ​​к уравнениям. Во-вторых, процедура синхронизации часов не меняет преобразований. Так что «удалять» его из преобразований Лоренца, изменяя их, не имеет смысла. Возможно, мысль, которую вы пытаетесь донести, вам ясна, но я все еще упускаю ее, извините. Если у вас есть проблемы со специальной теорией относительности, почему бы вам не начать с того, в чем проблема? В противном случае это просто выглядит так, как будто вы путаете одновременность (например, достигаемую синхронизацией часов) с относительностью одновременности.
Синхронизация часов определяет значение переменных т и т ′ , поэтому окончательно он меняет преобразования. Я почти уверен, что преобразования Лоренца соответствуют только соглашениям Эйнштейна. Я имею в виду, что это явное предположение большинства демонстраций этих преобразований. И нет, у меня нет проблем со специальной теорией относительности. Лучшая теория. Просто пытаюсь понять это лучше!

Ответы (2)

Справедливость относительности одновременности точно такая же, как справедливость замедления времени и сокращения длины. Рассмотрим, как в специальной теории относительности время и пространство (точнее, каждое пространственное измерение) считаются эквивалентными в том смысле, что они просто независимые компоненты вектора. Все, что делает специальная теория относительности, это указывает, что длина этого вектора должна быть инвариантной между инерциальными системами отсчета.

Затем преобразование Лоренца может помочь вам рассчитать, какими могут быть отдельные значения этих компонентов в зависимости от кадра, в котором вы находитесь. В некоторых кадрах некоторые из этих компонентов могут быть нулевыми, включая компонент для времени.

Как писал Стивен Хокинг в «Краткой истории времени»: «Время не абсолютно». Другими словами, утверждение о том, что что-то происходит в данное время, не имеет большого значения. Смысл передается только при описании разделения во времени между двумя событиями. Специальная теория относительности обобщает это до представления о том, что значимой величиной между двумя событиями является пространственно-временной интервал, и преобразование Лоренца может показать, что временная составляющая этого интервала может быть равна нулю, что приводит к одновременным событиям.

Когда вы думаете о подобных глупых вопросах, лучше всего в специальной теории относительности думать об аналоге пространства/времени, поскольку пространство и время обладают определенной симметрией.

Пространственный аналог одновременности («происходит одновременно») — «происходит в одном и том же месте». Например, рассмотрим двух наблюдателей, находящихся в том же месте, что и Земля, но одного неподвижного относительно Земли, а другого движущегося (представьте, что Земля является инерциальной системой отсчета). Они оба наблюдают вымирание динозавров — событие, временно отделенное от них.

Неподвижный/сопутствующий человек измеряет это как происходящее «в том же месте», что и он сам, в то время как движущийся наблюдатель измеряет это как происходящее где-то далеко на расстоянии.

Можно ли сказать, что это просто условность? Зависит от соглашения, в котором вы определяете «условие», я полагаю, но если вы определяете любые координатные измерения просто как соглашение, вы можете называть соглашением все, кроме инвариантных величин.

Та «определенная симметрия» между пространством и временем, которую вы имеете в виду, есть симметрия преобразований Лоренца, не так ли? Но затем я утверждаю, что эти преобразования основаны на гипотезе об использовании синхронизации Эйнштейна. Так что «определенная симметрия» на самом деле является тем же соглашением, о котором я думал.
Да, показать , что пространство и время симметричны, равносильно доказательству относительности одновременности, но мой ответ не дает доказательства относительности одновременности. Насколько я понял из вашего вопроса, вы не отрицали, что одновременность относительна, только то, что «одновременность» была «просто условностью». Таким образом, независимо от того, доказали ли вы уже, что пространство и время симметричны, вы все равно можете построить пространственный аналог одновременности, просто чтобы прояснить ситуацию.
Является ли относительность одновременности просто условностью?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v