Может ли быть действительно предпочтительное направление скорости света?

Этот вопрос навеян недавним видео Veritasium Почему никто не измерил скорость света, ссылка на которое приведена ниже.

Подводя итог видео, Дерек указывает, что невозможно измерить одностороннюю скорость света, и показывает примеры того, какими могут быть последствия предпочтительного направления для скорости света.

Хотя все приведенные примеры проблемы измерения и следствий кажутся действительными в локальных масштабах, мне кажется, что они разваливаются, когда вы смотрите на масштаб наблюдаемой Вселенной. Разве мы не смогли бы наблюдать эффекты преимущественного направления скорости света в космологических масштабах? Возьмем крайний случай: скорость света в одном направлении равна 1/2c и бесконечна в противоположном направлении. Если бы это было правдой, мы могли бы наблюдать всю Вселенную в том направлении, в котором свет приближается к нам с бесконечной скоростью, и не видеть никакого красного смещения из-за расширения Вселенной (поскольку фотоны достигли бы нас мгновенно, не было бы время для расширения Вселенной, чтобы растянуть их). Даже в менее экстремальных случаях мы все равно должны увидеть «больше».

Поскольку мы (насколько мне известно) не наблюдаем никакой разницы в «количестве» Вселенной (из-за отсутствия лучшего термина, не стесняйтесь редактировать, если для этого есть лучший термин) в каком-либо направлении или любой разницы в величина красного смещения в любом направлении, то, если существует предпочтительное направление скорости света, оно должно быть достаточно малым, чтобы его эффекты лежали в пределах погрешности, необходимой для нашей способности измерять Вселенную в космических масштабах.

Верны ли здесь мои рассуждения, или есть какой-то эффект, который я не принял во внимание, который скорректировал бы ситуацию так, что мы не увидели бы никакой разницы? (или, возможно, мое понимание космологии полностью ошибочно?)

У нас также есть несколько свежих вопросов по этому поводу в стеке Physics, например physics.stackexchange.com/q/590790/123208 .
Я только что прочитал этот вопрос и его ответы, и, хотя он связан, я не думаю, что это дублирующий вопрос, и его ответы не касаются специфики моего вопроса.
Не волнуйтесь, мы не можем закрывать вопросы как дубликаты вопросов на других сайтах Stack Exchange. ;) OTOH, мы часто закрываем здесь вопросы, если они представляют собой чистую физику, мало относящуюся к астрономии. Однако этот вопрос исторически важен в астрономии, начиная с определения скорости света Оле Рёмером в 1676 году с использованием данных о затмении спутника Юпитера Ио. Поэтому я считаю, что этот вопрос уместен на этом сайте.
Полагаю, мне следует добавить эту ссылку на материал Джона Д. Нортона по этому вопросу: pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/… Ганс Райхенбах подробно обсуждает это в «Философии пространства и времени» .

Ответы (1)

До статьи Эйнштейна 1905 года преобразование Лоренца уже было разработано Лоренцем и другими. Не хватало только их интерпретации. Они по-прежнему цеплялись за идею, что существует ньютоновское абсолютное время, а времена в преобразовании Лоренца были только кажущимися временами. Эйнштейн был первым, кто понял, что ньютоновское время не обязательно; Преобразование Лоренца прекрасно работает само по себе.

Парень в этом видео думает так же, как и предшественники Эйнштейна; он эфирист, хотя и не осознает этого. Он придерживался идеи, что существует реальное время, относительно которого определяется истинная скорость света, но различные «эффекты» мешают любому эксперименту определить, что это такое. Это наиболее очевидно, начиная с 11:32 , где он говорит, что хочет показать, как иначе работает Вселенная, если свет анизотропен, но затем показывает, что она работает точно так же во всех экспериментально измеряемых способах.

Реальность такова, что имеет значение только то, что поддается операционному измерению. Когда мы говорим, что скорость света постоянна, мы имеем в виду, что существуют координаты , относительно которых она постоянна. В ньютоновском корпускулярном мире таких координат не существовало бы, поэтому тот факт, что они существуют в реальном мире, имеет физический смысл. Нет необходимости использовать эти изотропные координаты, но часто это удобно. Это единственная причина, по которой мы их используем. Иными словами, соглашение Эйнштейна о синхронизации действительно является соглашением; это не предположение.

Также существуют координаты, относительно которых скорость света непостоянна. Это не имеет физического смысла, потому что ни одна теория не может их избежать; вы всегда можете сделать формальную замену переменных, если она обратима и вы последовательны в этом. Результатом любого эксперимента в этих координатах всегда является преобразование результата эксперимента в инерциальные координаты, потому что и те, и другие описывают одну и ту же реальность.

Если ( Икс , т ) — стандартные инерциальные координаты, то по координатам ( Икс , т ) где т "=" т Икс , скорость света | г Икс / г т | варьируется от с / 2 к в зависимости от направления. Почему мы не видим в этом анизотропию неба? Потому что Вселенная в разных направлениях постарела на разную величину, и их возраст отличается ровно на столько, чтобы компенсировать разное время прохождения света. Это похоже на то, как сокращение длины, относительность одновременности и т. д. всегда вступают в сговор, чтобы сделать вещи согласованными в различных инерциальных системах отсчета.