Заметит ли движущийся наблюдатель замедление времени?

Если два наблюдателя движутся относительно друг друга со скоростью 0,9 с, то как каждый из них может «покоиться»? Кто движется со скоростью 0,9с? Они оба? Никто? Сначала ЗЕЛЕНЫЙ, потом КРАСНЫЙ?

Позвольте мне назвать Красного наблюдателя «Алисой», а Зеленого наблюдателя «Бобом». Алиса видит себя в покое, а Боб относительно нее движется со скоростью$+0.9c.$Боб видит себя в покое, а относительно него Алиса движется со скоростью$-0.9c.$Они оба согласны с относительной скоростью между ними.

Что такое физическая реальность? Одно общее пространство или разные рамки, его описывающие?

Лучший способ описать лежащую в основе реальность — это четырехмерное пространство.$(w, x, y, z)$где мы интерпретируем$w$как$ct,$координата времени, умноженная на скорость света. Позвольте мне написать символ$\Delta X$как сокращение для$X_1 - X_0,$разница в символе$X$из некоторого начального состояния$X_0$в какое-то конечное состояние$X_1.$

В нормальном трехмерном пространстве расстояние между двумя точками связано с этими координатами трехмерной теоремой Пифагора:$s^2 = \Delta x^2 + \Delta y^2 + \Delta z^2,$и преобразования, которые сохраняют это, являются переводами и поворотами. Каждая система координат, являющаяся переводом или вращением другой, согласуется с этими расстояниями. Причина, по которой мы говорим, что это все одно пространство, и не фокусируемся на той или иной координате, заключается в том, что эти перемещения и повороты разрешены.

В этом четырехмерном пространстве расстояние между двумя событиями (точки в пространстве-времени, позиции плюс момент во времени) лучше всего понимается как «интервал пространства-времени».$I = \Delta w^2 - \Delta x^2 - \Delta y^2 - \Delta z^2.$Преобразования, которые сохраняют это, — это повороты, перемещения, перемещения во времени и так называемые повышения Лоренца , которые смешивают пространственную координату с временной координатой. Сохранение этого интервала означает, среди прочего, что все согласны с тем, что пузырь, расширяющийся со скоростью$c$сопоставляется с другим пузырем, расширяющимся со скоростью$c$, другими словами, все согласны со скоростью вещей, движущихся со скоростью света. Как и в примере с трехмерным пространством, тот факт, что эти преобразования возможны, означает, что это одно единое пространство, а не просто отдельные координаты.

С точки зрения гиперболического синуса и косинуса эти повышения (смешивание$z$с$w$например)

$$w' = w \cosh\phi - z\sinh\phi,\\z'=z\cosh\phi - w \sinh\phi.$$ Для очень маленьких $\phi$, $\cosh\phi \approx 1$пока $\sinh\phi\approx\phi.$Предел низкой скорости, при котором Алиса движется мимо Боба со скоростью $v$в $z$-направление имеет $z' = z - v t$и поэтому для малых скоростей это соответствует $$t' = t - \frac{v}{c^2} z,\\z' = z - v~ t.$$ Это означает, что есть особенность нашего мира, которую вы никогда раньше не замечали, а именно то, что когда вы начинаете двигаться вперед со скоростью $c$, часы, которые, как вы думали, были синхронизированы, больше не синхронизированы. Если один из них находится «впереди» другого (с точки зрения направления, в котором вы ускорились), то тот, что «перед», теперь показывает более раннее время, чем тот, что «позади». Эта «рассинхронизация» не просто важна, она лежит в основе теории относительности.

Это важно, поэтому я скажу прямо: вся остальная теория относительности, все, что связано с замедлением времени и сокращением длины, просто построена из множества маленьких рассинхронизаций одна поверх другой поверх другой, как в$z - v t$термины сдвигаются через$t - vz/c^2$условия и наоборот. Вам нужно знать, как выполнять диагонализацию и возведение матриц в степень, чтобы доказать это, но даже если вы не можете этого доказать, вы можете это оценить. Единственная загадка специальной теории относительности заключается в том, что часы рассинхронизируются.

В свою очередь, это, вероятно, является основой вашего непонимания этого графика. Вы, вероятно, неявно думаете, что часы одной стороны видят часы другой стороны как синхронизированные, но это не так.

Надеюсь, я вас правильно понял, и даже лучше, если вы сможете получить ответ от специалиста в этой области, но вот моя попытка ответить на ваши вопросы, пока не появится кто-то более информированный.

Если два наблюдателя движутся относительно друг друга со скоростью 0,9 с, то как каждый из них может «покоиться»? Кто движется со скоростью 0,9с? Они оба? Никто? Сначала ЗЕЛЕНЫЙ, потом КРАСНЫЙ?

Вот почему это называется относительно. Если нет абсолютного пространства и времени, то я не вижу проблемы того, кто находится в состоянии покоя, ни того, ни другого, они просто расходятся в своих суждениях о скорости и времени.

Одно общее пространство или разные рамки, его описывающие?

Я могу вас неправильно понять, извините за это, но жизненно важны разные кадры, связанные соответствующими преобразованиями, чтобы гарантировать, что физические законы универсальны (насколько нам известно). Если вы хотите назвать это взаимным пространством, вы можете назвать это так, но если под взаимным вы привносите абсолютное время и пространство, то нет, тогда это не взаимно.

Нужно ли заменить однажды выбранную систему отсчета, описывающую общее для обоих наблюдателей пространство, на новую?

Прошу прощения, я не понимаю вас, но моя формулировка выше может ответить вам, я не уверен, как вы определяете взаимность.

Наконец, может ли наблюдатель думать, что он находится в состоянии движения, а не покоя?

Я думаю, что у вас здесь опечатка, но любой, кто знаком с ОТО или просто осознает, что абсолютов не существует, будет знать, что он не находится в состоянии покоя никогда и ни в какой ситуации.