¿Es defectuosa la explicación de la relatividad especial en "The Grand Design" de Stephen Hawking?

Question

Para explicar la relatividad especial (en el capítulo 5, titulado "la teoría del todo"), Hawking comienza con un ejemplo que involucra un vuelo de jet, su pasajero (siendo la de un observador) y un observador en la tierra.

Se considera el experimento en el que un pulso de luz que viaja desde la cola del avión a su nariz. En este caso, de acuerdo con el observador en la tierra, la luz ha viajado una distancia mayor que la distancia percibida por el jet de pasajeros. Ahora, para el jet de pasajeros, la luz ha viajado a una velocidad normal, mientras que para el observador en la tierra, si no fuera por la magia de la relatividad especial de einstein, la luz se han propagado a una velocidad mayor que la velocidad normal. Específicamente, se argumenta que la teoría especial de la relatividad se soluciona el problema por llegar el pulso a parecer (para el observador en la tierra) que han llegado a la nariz de la jet después de un período de tiempo más largo de lo que fue percibido por el jet de pasajeros. Por lo tanto, para la gente en la tierra, el tiempo en el jet parece ser más lento.

La pregunta obvia que el libro no preguntar, sin embargo, es lo que sucede si consideramos que un pulso de luz se mueve en la dirección opuesta, es decir, a partir de la nariz del avión a su cola. En este caso, basado en el razonamiento anterior, para el observador en la tierra, el tiempo en el jet tiene que ser percibido como correr más rápido (en lugar de la más lenta) de lo normal, lo que resulta en un conflicto lógico.

Me estoy perdiendo algo aquí, o es la explicación errónea?

Answer 1

No he leído el original del pasaje, pero si es como usted lo describe, estás en lo correcto, el envío de un pulso en una dirección no es suficiente para demostrar la dilatación del tiempo. Hay dos clásica y muy fácil de entender ejemplos para ambas, la dilatación del tiempo y la no-simultaneidad de las mediciones en dos marcos de referencia. En el ejemplo del avión, el sujeto permanece en el centro y envía dos señales, una para la parte delantera y uno en la parte de atrás. Para él, ambas señales se llegar a los extremos del avión al mismo tiempo. Pero para un observador en la Tierra, la señal será llegar el primero, y el frente posterior. Por lo tanto los observadores no están de acuerdo en lo que es simultáneo. De la dilatación del tiempo, el ejemplo típico consiste en una señal perpendicular al movimiento del observador. En este caso lo mejor es dibujar una figura, así que yo voy a enviar a la Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Time_dilation y vaya directamente a la sección "Simple inferencia de la dilatación del tiempo debido a la velocidad relativa"

Answer 2

Pouria, por desgracia, Hawking perdió una cosa. No hay ninguna diferencia en la observación de la velocidad de la luz en su pensamiento, el problema, y no hay ningún problema con el tiempo en su otro experimento. Y nunca puede ser cualquiera.

Dos personas (especialmente si están situados en dos diferentes marcos de referencia) no se puede ver el mismo fotón, o un rayo de luz. Es físicamente imposible ver la luz que no llega directamente a su ojo (o de la medida de la luz que no es de venir a su dispositivo de medición).

La luz es siempre un fenómeno local. Siempre.

EDITAR

OP di cuenta de que:

... los observadores no necesariamente necesita "ver" el pulso de luz propia moverse, pero en lugar de ser informado de que llegue a su destino (es decir, de la nariz del avión, en este caso) a través de un sensor de luz. Al detectar el pulso de luz, este detector de luz entonces simplemente de difusión, por ejemplo, encender una luz roja, por lo que que todos (incluyendo a los terrícolas) puede estar consciente de que el pulso de luz con llegado a su destino.

Absolutamente correcto. Pero entonces, no hay absolutamente ningún problema con el tiempo y la simultaneidad en este caso. Luz va a viajar en el avión sólo a nivel local, y es evidente que llegar a ambos extremos del avión al mismo tiempo, por lo que las señales rojas será enviado a la tierra, exactamente en el mismo momento. Por lo tanto, si la persona en la tierra está ubicado en el centro con respecto al plano, s/él va a recibir ambas señales rojas en exactamente el mismo momento de nuevo.

Para resumir: la Luz no se puede propagar más rápido (que $c$) de la persona en el suelo por la sencilla razón de que la persona en el suelo no la puede ver. Este observador sólo puede ser informados de lo que el pasajero en el avión se ha visto. No hay observaciones independientes/medición para comparación, como un observador en la tierra no tiene datos independientes.