Las definiciones circulares en la Relatividad Especial?

Question

Los libros de texto estándar de introducir la teoría Especial de la Relatividad de esta manera:

1. El que se introducen dos postulados, el segundo, algo así como que

La velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores, independientemente del movimiento de la fuente de luz [consenus definición en la wikipedia en inglés de la página ]

o

"... que la luz siempre se propaga en el espacio vacío con una cierta velocidad [velocidad] c, que es independiente del estado de movimiento de la emisión de cuerpo" [A. Einstein]

2. Ellos definen Einstein de sincronización que se basa en el conocimiento/la suposición de que la velocidad de la luz es constante everywere

El problema que veo es esto:

• El postulado es hablar acerca de cualquier medida de la velocidad y el sentido de la (media) de la "velocidad" que se supone que ser $\Delta s/\Delta t$ (en la medida en que el lector sepa) donde $\Delta t=t_1-t_2$, $t_1$ y $t_2$ dos tiempos medidos. Si los tiempos se $t_1$ $t_2$ se miden en dos posiciones diferentes, necesitamos saber de antemano cómo sincronice distante relojes pero aún no lo sabemos y sabremos cómo hacerlo sólo después: con Einstein sincronización. Pero Einstein syncronisation se basa en el postulado de la misma: se asume que la "velocidad" de la luz es constante. Esto parece producir una lógica circularidad: la velocidad de la luz es (obviamente) constante sólo porque nos definir la sincronización con el fin de hacer "artificialmente" constante? (*)

• Y ¿cuál es el postulado de la realidad nos dice? No sabemos qué es "velocidad" sin embargo, puesto que no sabemos cómo definir el tiempo para espacialmente distantes lugares. Tal vez el postulado se supone para ser vinculado con Einstein sincronización con el fin de definir lo que es "velocidad"?

• Lo que en realidad es la velocidad/velocidad en general (no circular) de la trayectoria cuando dejamos que el tiempo absoluto? Antes de postular nada acerca de la velocidad de la luz que necesitamos, en primer lugar, saber lo que es la velocidad, y la definición no debe confiar en el uso de la noción de la velocidad de sí mismo que es el caso de Einstein, la sincronización!

¿Alguien puede aclarar este tema?

(*) Sé que el M-M experimento demostró que la velocidad de la luz es constante cuando se mide como promedio en un trazado cerrado con espejos, pero yo diría que no dice nada acerca de la velocidad de la luz en cualquier intervalo cerrado de la ruta.

Answer 1

Un procedimiento de sincronización de ideal relojes en mutuo resto debe ser transitivo, simétrica, reflexiva y debe seguir siendo válida en el tiempo una vez que se ha ajustado el reloj para imponerla. No es evidente a priori razones por las que Einstein procedimiento debe satisfacer estas limitaciones. El hecho de que en lugar sucede es que el contenido físico de ambos postulados que se cita.

En realidad hay una tercera limitación física: El valor de la velocidad de la luz debe ser constantemente $c$ cuando se mide a lo largo de un cerrado el camino. Esta medición no necesita de un procedimiento de sincronización, ya que sólo un reloj es explotado.

Un natural del problema se muestran en esta coyuntura: si existen procedimientos de sincronización diferente de la de Einstein uno de los que, sin embargo, cumplir con todos los requisitos.

La respuesta es positiva (sin imponer otras restricciones como la isotropía y homogeneidad) y dan lugar a otras formulaciones de la teoría especial de la relatividad, que son físicamente equivalentes a Einstein. (Geométricamente hablando, resulta que la geometría de los espacios de descanso no es inducida por la métrica del espacio-tiempo por medio de la norma de procedimiento de la inducción de una métrica en un submanifold.)

No son bien conocidos situaciones físicas con respecto a los relojes con los no-inerciales de movimiento (en reposo con respecto a cada uno de los otros), donde Einstein procedimiento no puede ser utilizado y otros procedimientos de sincronización debe ser adoptada. El más importante es el uno sobre una plataforma giratoria. Si recuerdo bien, la primera correcto análisis del problema fue propuesto por Nacer.

Answer 2

La velocidad es $dx/dt$$\Delta x/\Delta t$, por lo que no estamos de medición de la velocidad entre los dos lugares diferentes y en dos momentos diferentes. La velocidad se define en un punto. No necesitamos ninguna forma de Einstein de sincronización para definir una velocidad.

En cuanto a lo que el postulado nos está diciendo: mientras que el postulado es de importancia histórica, no es una gran forma de entender la relatividad especial. El principio fundamental detrás de la relatividad especial es que la línea del elemento definido por:

$$ ds^2 = -c^2dt^2 + dx^2 + dy^2 + dz^2 $$

donde $c$ es una constante, es un invariante es decir, tiene el mismo valor para todos los observadores, independientemente de su movimiento. La invariancia de la línea de elemento en los resultados en todos los extraños efectos asociados con la relatividad como la dilatación del tiempo y contracción de longitud, y también nos dice que la constante de $c$ es la velocidad de light es decir, el primer postulado.

Answer 3

> Si $t_1$ $t_2$ se miden en dos posiciones diferentes, necesitamos saber de antemano cómo sincronice distante relojes pero aún no lo sabemos y sabremos cómo hacerlo sólo después: con la sincronización de Einstein

Pero sí sabemos cómo sincronizar relojes distantes. Basta con echar un reloj (2) a la otra (1), sincronizar con 1, luego devolverlo a su posición original.

> ¿Y cuál es el postulado de la realidad nos dice? No sabemos qué es "velocidad" sin embargo, puesto que no sabemos cómo definir el tiempo para espacialmente distantes lugares.

La velocidad de la luz en el postulado es una manera de velocidad de frente de onda de un rayo de luz. Sabemos cómo medir este one-way velocidad de la luz.

Una manera necesita de dos distante sincronizados los relojes junto con conmutador de giro de la luz y el detector de detectar que la luz está presente. No estoy seguro de que esto se haya hecho, sin embargo. El postulado es una afirmación de cómo son las cosas cree que el trabajo, no necesariamente un resultado experimental.

La otra manera (indirecta) es medir de forma independiente de la frecuencia de $f$ y la longitud de onda $\lambda$ de armónica de la onda EM de lejano origen en varios lugares. La velocidad de la luz se calcula como:$\lambda f$. Esto parece bastante posible hacer con microondas u ondas de radio con MHz GHz de frecuencia y longitudes de onda en el reino de centímetros a metros. De nuevo, no sé si en realidad fue un experimento.

Answer 4

"Sé que el M-M experimento demostró que la velocidad de la luz es constante"

Originalmente demostrado lo contrario - la velocidad de la luz es variable (depende de la velocidad de la fuente de luz). A continuación, FitzGerald y Lorentz procrusteanized objetos en movimiento (introducido, ad hoc, contracción de longitud) y el experimento comenzó a apoyar a uno de los principios de la teoría del éter - la velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente. Finalmente, Einstein hizo al principio de su 1905 segundo postulado:

http://books.google.com/books?id=JokgnS1JtmMC Banesh Hoffmann, de la Relatividad de einstein y Sus Raíces, p.92: "Hay varios comentarios acerca de este segundo principio. Por ejemplo, si es tan obvio, ¿cómo podría llegar a ser parte de una revolución, especialmente cuando el primer principio es también uno natural? Por otra parte, si la luz está compuesta de partículas, como Einstein había sugerido en su documento presentado trece semanas antes de este, el segundo principio parece absurdo: Una piedra lanzada desde un tren a toda velocidad puede hacer mucho más daño que una arrojado desde un tren en reposo; la velocidad de la partícula no es independiente del movimiento del objeto emisor. Y si tomamos la luz constan de partículas y se supone que estas partículas obedecen las leyes de Newton, que se ajustará a la de Newton, la relatividad y por lo tanto automáticamente de la cuenta para el resultado nulo del experimento de Michelson-Morley, sin recurrir a la contratación de longitudes, hora local, o de la transformación de Lorentz. Sin embargo, como hemos visto, Einstein se resistió a la tentación de la cuenta para el resultado nulo en términos de las partículas de la luz y simple, familiar Newtoniano ideas, y la presentó como su segundo postulado de algo que era más o menos evidente cuando se piensa en términos de ondas en un éter. Si era tan obvio, sin embargo, ¿por qué no había necesidad de estado como un principio? Porque, después de haber tomado la idea de las ondas de luz en el éter el aspecto que tenía, declaró a principios de su papel, citando sus propias palabras, que "la introducción de un "éter luminoso' va a resultar superfluo."