Скорость света в одном

редактировать

При использовании термина «скорость света » иногда необходимо указать различие между односторонней скоростью и двухсторонней скоростью. «односторонняя» скорость света от источника до детектора не может быть измерена независимо от соглашения о том, как синхронизировать часы на источнике и детектор. Однако экспериментально можно измерить скорость движения туда и обратно (или «двустороннюю» скорость света ) от источника до детектора и обратно. Альберт Эйнштейн выбрал соединение о синхронизации (см. Синхронизация Эйнштейна ), при которой скорость в одном направлении была равна скорости в двух направлениях. Постоянство скорости в одном направлении в любой системе отсчета используется его специальная теория относительности, хотя все экспериментально проверяемые предсказания этой теории не использует от этого соглашения.

Были предложены эксперименты, в которых пытались исследовать одностороннюю скорость света независимо от систем, но ни одному из них это не удалось. Эти эксперименты устанавливают, что синхронизация с медленным переносом часов в системе Эйнштейна. Хотя эти эксперименты напрямую не устанавливают изотропию односторонней скорости света, потому что было показано, что медленный механизм движения и способ инерциальных систем отсчета уже предполагают изотропные односторонние скорости и, следовательно, также являются общепринятыми. В целом было показано, что эти эксперименты согласуются с анизотропной односторонней скоростью света, если двусторонняя скорость света изотропна.

«Скорость света» в статье относится к скорости света все электромагнитное излучение в вакууме.

Содержание
  • 1 Двусторонняя скорость
  • 2 Односторонняя скорость
  • 3 Соглашения о синхронизации
    • 3.1 Соглашение Эйнштейна
    • 3.2 Медленный перенос часов
    • 3.3 Нестандартная синхронизация
  • 4 Инерционные кадры и динамика
  • 5 Эксперименты, которые, по-видимому, измеряют одностороннюю скорость света
    • 5.1 Эксперименты, утверждаемые, которые используют односторонний путевой световой сигнал
      • 5.1.1 Эксперимент Гривза, Родригеса и Руиса-Камачо
    • 5.2 Эксперименты, которые следует однонаправленным путем
      • 5.2.1 Эксперимент JPL
      • 5.2.2 Измерение Ремера
      • 5.2.3 Другие эксперименты, сравнивающие синхронизацию Эйнштейна с синхронизацией медленных часов и транспорта
  • 6 Эксперименты, которые можно провести с односторонней скоростью света
  • 7 Эксперименты на двусторонних и односторонних скоростях с использованием рас ширения стандартной модели
  • 8 Теорий, в которых односторонняя скорость света не равна двусторонней
    • 8.1 Теории, эквивалентные специальной теории относительности
      • 8.1.1 Теория эфира Лорца
      • 8.1.2 Обобщения преобразований Лоренца с анизотропными односторонними скоростями
    • 8.2 Теории, не соответствующие специальной теории относительности
      • 8.2.1 Тестовые теории
      • 8.2.2 Теории эфира
      • 8.2.3 Система Предпочтительной отсчета
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
Двусторонняя скорость
Круговой световой путь в интерферометре Майкельсона.

Двусторонняя скорость света - это средняя скорость света от одной точки, например, до зеркала и обратно. Согласно этой системе, возможна экспериментально независимо от того, какой-либо схемы синхронизации часов. Любое измерение, при котором свет следует по замкнутому пути, считается измерением скорости в двух направлениях.

Многие тесты специальной теории относительности, такие как эксперимент Майкельсона-Морли и эксперимент Кеннеди-Торндайка, показали в жестких пределах, что в в. инерциальной системе отсчета двусторонняя скорость света изотропна и не зависит от рассматриваемого замкнутого пути. В экспериментах по изотропии типа Майкельсона-Морли внешние часы не используются для прямого измерения скорости света, а сравниваются две внутренние частоты или часы. Поэтому такие эксперименты иногда называют «экспериментами по анизотропии часов», как каждое плечо интерферометра Майкельсона можно рассматривать как световые часы, имеющие определенную скорость, зависимость относительной ориентации, можно проверить.

С 1983 года метр определяет расстояние, проходимое светом в вакууме за ⁄ 299,792,458 секунды. Это означает, что скорость света нельзя экспериментально сравнить с каким-либо другим эталоном длины.

Скорость в одном направлении
Однонаправленный световой путь в Аберрации света.

Хотя среднюю скорость по двустороннему пути можно измерить, скорость в одном направлении в одном направлении или другом не определен (и не просто неизвестен), если только определить, что является «одинаковым временем» в двух разных местах. Чтобы измерить, затраченное время на перемещение из одного места в другое, необходимо знать время начала и окончания, измеренные в одной шкале времени. Для этого требуются либо два синхронизированных тактовых генератора, один в начале и один на финише, либо какие-либо средства мгновенной отправки сигнала от начала до конца. Мгновенные средства передачи информации неизвестны. Таким образом, измеренное значение средней скорости зависит от метода, используемого для синхронизации часов начала и окончания. Это вопрос условности. Преобразование Лоренца таким образом, что скорость света в одном направлении будет контролироваться независимо от выбранной инерциальной системы отсчета.

Некоторые авторы, такие как Mansouri and Sexl (1977), также as Уилл (1992) утверждал, что эта проблема не влияет на измерения изотропии односторонней скорости света, например, из-за изменений, зависящих от направления относительно "предпочтительный" (эфирный) каркас Σ. Они основали свой анализ на особой интерпретации теории RMS-теста в экспериментах, которые свет следует однонаправленным путем, и экспериментов с медленным переносом часов. Уиллился с тем, что невозможно измерить одностороннюю скорость между двумя часами, используя метод времени распространения без схем, хотя он утверждал: «... испытание изотропии скорости между теми же двумя часами, что и ориентация пути распространения меняется относительно Σ, не должно пролета. зависеть от того, как они были синхронизированы... ». Он добавил, что теории эфира могут быть согласованы с теорией относительности только путем введения специальный гипотез. В более поздних статьях (2005, 2006) Уилл называл эти эксперименты измерением «изотропии скорости с использованием одностороннего распространения».

Однако другие, такие как Zhang (1995, 1997) и Anderson et al.. (1998) показали, что такая интерпретация неверна. Например, Андерсон и др. указанная, что условность уже должна быть рассмотрена в предпочтительной системе отсчета, поэтому все предположения относительно изотропии односторонней скорости света и других скоростей в этой системе отсчета также являются условными. Следовательно, RMS остается полезной теорией тестов для анализа тестов на лоренц-инвариантность и двустороннюю скорость света, хотя и не на одностороннюю скорость света. Они пришли к выводу: «... нельзя даже надеяться проверить изотропию скорости света, не получив в ходе того же эксперимента одностороннего числового значения, по крайней мере в принципе, что тогда противоречило бы условности синхронности.. «Используя обобщения преобразований Лоренца с анизотропными односторонними скоростями, Чжан и Андерсон Указали, что все события и экспериментальные результаты, совместимые преобразователи Лоренца и изотропной односторонней скорости света, также должны быть совместимы преобразователи, сохраняющими постоянство и изотропность скорости света в двух направлениях, допускаются анизотропные односторонние скорости.

Соглашения о параллелях

Способ синхронизации дальних часов может влиять на все связанные со временем измерения на расстоянии, такие как измерения скорости или ускорения.

Соглашение Эйнштейна

Этот метод синхронизирует удаленные часы в таких условиях, способ, метод, способ синхронизирует удаленные часы в таких условиях. односторонняя скорость света становится равной двусторонней скорости света. игнал, отправленный из A в момент t 1 {\ displaystyle t_ {1}}t_ {1} , поступает в B во время t 2 {\ displaystyle t_ {2}}t_ {2} и возвращаясь к A в момент t 3 {\ displaystyle t_ {3}}t_ {3} , то используется следующее соглашение:

t 2 = t 1 + 1 2 (t 3 - t 1) {\ displaystyle t_ {2} = t_ {1} + {\ tfrac {1} {2}} \ left (t_ {3} -t_ {1} \ right)}t_ {2} = t_ {1} + \ tfrac {1} {2} \ left (t_ {3} -t_ {1} \ right) .

Подробная информация об этом методе, условиях Обеспечиваются его согласованность, обсуждаются в Синхронизация Эйнштейна.

Медленный перенос часов

Легко действовать, если два тактовых генератора соединяются и синхронизируются, то один тактовый сигнал быстро перемещается. и обратно, два часа больше не будут синхронизированы. Этот эффект связан с замедлением времени. Это было измерено в различных тестах и ​​связанных с парадоксом близнецов.

. Однако, если одни часы медленно перемещаются в кадре, два тактовых сигнала будут почти синхронизированы, когда они снова будут вместе. Часы могут оставаться синхронизированными с произвольной точностью, перемещая их достаточно медленно. Согласно условиям, при медленном перемещении часы все время остаются синхронизированными, даже если они разделены, этот метод можно использовать для синхронизации двух пространственно разделенных часов. В пределе, когда скорость транспорта стремится к нулю, этот метод экспериментально и теоретически эквивалентен соглашению Эйнштейна. Хотя эффект замедления времени на эти часы больше нельзя игнорировать при проверке в другой системе S '. Это объясняет, почему часы остаются синхронизированными в S, тогда как они больше не синхронизированы с точки зрения S ', устанавливаетя относительность одновременности в соответствии с синхронизацией Эйнштейна. Следовательно, проверка эквивалентности этих схем часов важна для специальной теории относительности, и некоторые эксперименты, в которых свет следует однонаправленным путем, доказали эту эквивалентность с высокой точностью.

Нестандартные синхронные синхронизации

Как применяли Ханс Райхенбах и Адольф Грюнбаум, синхронизация Эйнштейна - это лишь частный случай более широкой схемы, что задается двойной скорость света, но допускает разные односторонние скорости. Формула для синхронизации Эйнштейна модифицируется заменой ½ на ε:

t 2 = t 1 + ε (t 3 - t 1). {\ displaystyle t_ {2} = t_ {1} + \ varepsilon \ left (t_ {3} -t_ {1} \ right).}{\ displaystyle t_ { 2} = t _ {1} + \ varepsilon \ left (t_ {3} -t_ {1} \ right).}

ε может принимать значения от 0 до 1. Было показано, что эта схема может быть экспериментально эквивалентных переформулировок преобразования Лоренца, см. Обобщения преобразований Лоренца с анизотропными односторонними скоростями.

В соответствии с экспериментально доказанной эквивалентностью между синхронизацией Эйнштейна и синхронизацией медтранспортных часов, которая требует знания замедление времени движущихся часов, та же нестандартная синхронизация должна также применяться на замедление времени. Действительно, было указано, что замедление времени движущихся часов зависит от соглашения об односторонних скоростях, используемых в его формуле. То есть замедление времени может быть измерено посредством двух неподвижных часов A и B, а затем показания движущихся часов C сравниваются с ними. Изменение соглашения о синхронизации для A и B делает замедление времени (например, односторонней скорости света) зависимым от направления. Такая же применима и к влиянию условий времени на эффект Доплера. Только когда замедление времени измеряется на замкнутых путях, оно не является обычным и может быть однозначно измерено, как двусторонняя скорость света. Замедление времени на замкнутых траекториях измерялось в эксперименте Хафеле - Кит и в экспериментах по замедлению времени движущихся частиц, таких как Bailey et al. (1977). Таким образом, так называемый парадокс близнецов имеет место во всех преобразованиях, сохраняющих постоянство двусторонней скорости света.

Инерциальные системы отсчета и динамика

Противостояние условности односторонней скорости приводился аргумент, что это понятие связано с динамикой, законами движения и инерциальных систем отсчета. Сэлмон описал некоторые варианты этого аргумента, используя сохранение импульса, из которого следует, что два равных тела в одном и том же месте, которые одинаково ускоряются в противоположных направлениях, должны двигаться с одинаковой односторонней скоростью. Точно так же Оганян утвержден, что инерциальные системы отсчета таким образом, что действия Ньютона выполняются в первом приближении. Следовательно, законы движения предсказывают изотропные односторонние скорости движущихся с равным ускорением, и из-за экспериментов, демонстрирующих эквивалентность синхронизацией Эйнштейна и синхронизацией медленного транспорта часов, что одно- Путь скорости света изотропен в инерциальных системах отсчета. В случае концепции инерциальных систем отсчета, и законы движения должны быть заменены гораздо более сложными, включающими анизотропные координаты.

Однако, другие показали, что это принципиально не противоречит условности односторонняя скорость света. Сэлмон утверждал, что сохранение в его стандартной форме предполагает с самого начала изотропную одностороннюю скорость движущихся тел. Таким образом, он включает практически то же соглашение, что и в случае изотропной односторонней скорости света, поэтому использование этого в качестве аргумента против условности скорости света было бы круговым. И в ответ Оганяну и Макдональд, и Мартинес утверждали, что даже несмотря на то, что законы физики усложняются с нестандартной синхронностью, они по-прежнему являются последовательным способом описания явлений. Они также утверждают, что нет необходимости определять инерциальные системы отсчета в терминах движения Ньютона. Кроме того, Айер и Прабху различали «изотропные инерциальные системы отсчета» со стандартной синхронизацией и «анизотропные инерциальные системычета» с нестандартной синхронностью.

Эксперименты, которые, по-видимому, измеряют одностороннюю скорость света

Эксперименты, в которых утверждено использование одностороннего светового сигнала

Эксперимент Гривза, Родригеса и Руиса-Камачо

В октябрьском выпуске Американского журнала физики Гривз, Родригес и Руис за 2009 год -Камачо использует новый метод измерения односторонней скорости света. В июньском выпуске журнала American Journal of Physics за 2013 год Хэнкинс, Рэксон и Ким повторили высказывание Гривза и др. эксперимент, намеревающийся с максимальной одностороннюю скорость света. В этом эксперименте предполагалось, что обратный путь к измерительному устройству имеет постоянную задержку, не зависящую от конечной точки пути полета света, что позволяет измерять время полета в одном направлении.

Дж. Финкельштейн показал, что Гривз и др. Эксперимент фактически измеряет скорость света туда и обратно.

Эксперименты, полученные однонаправленным путем

альтернативный текст Список затмений спутника Юпитера Ио, который лег в основу открытия Оле Рёмером конечная скорость света.

Многие эксперименты, предназначенные для измерения скорости в одном направлении или ее изменении в зависимости от направления, были (и иногда до сих пор используются), в которых свет следует в одном направлении. Сделаны утверждения, что в этих экспериментах измерена скорость света независимо от каких-либо соглашений о часах, но все они, как было показано, фактически измеряли двустороннюю скорость, поскольку они согласуются с обобщенными преобразованиями Лоренца, включая синхронизацию с различными односторонними скоростями на основе изотропной двухсторонней скорости света (см. разделы односторонняя скорость и обобщенные преобразования Лоренца).

Эти эксперименты также подтверждают согласие между синхронизацией часов с помощью медленной транспортировки и синхронизация Эйнштейна. Хотя некоторые авторы утверждали, что этого достаточно, чтобы продемонстрировать изотропию односторонней скорости света, было показано, что такие эксперименты не могут каким-либо значимым образом измерить (ан) изотропию односторонней скорости света. скорость света, если инерциальные системы отсчета и координаты не определены с самого начала так, чтобы координаты пространств а и времени, а также медленный перенос часов описывались изотропно (см. разделы инерционные кадры и динамика и односторонняя скорость). Независимо от этих различных интерпретаций, наблюдаемое соответствие между этими схемами синхронизации является важным предсказанием специальной теории относительности, поскольку для этого требуется, чтобы перемещаемые часы претерпевали замедление времени (которое само по себе зависит от синхронизации) при просмотре из другого кадра (см. разделы Медленный тактовый транспорт и Нестандартные синхронизации).

Эксперимент JPL

В этом эксперименте, проведенном в 1990 г. лабораторией реактивного движения NASA , измерялось время пролета световых сигналов через волоконно-оптическая связь между двумя водородными мазерными часами. В 1992 году результаты эксперимента были проанализированы Клиффордом Уиллом, который пришел к выводу, что эксперимент действительно измерял одностороннюю скорость света.

В 1997 году эксперимент был повторно проанализирован Чжаном, который показал что фактически измерялась только двусторонняя скорость.

Измерение Рёмера

Первое экспериментальное определение скорости света было сделано Оле Кристенсеном Рёмером. Может показаться, что этот эксперимент измеряет время прохождения светом части орбиты Земли и, таким образом, определяет его скорость в одном направлении, однако этот эксперимент был тщательно повторно проанализирован Чжаном, который показал, что измерение не измеряет скорость независимо. схемы синхронизации часов, но фактически использовал систему Юпитера в качестве медленно перемещающихся часов для измерения времени прохождения света.

Австралийский физик Карлов также показал, что Рёмер фактически измерил скорость света, неявно сделав предположение о том, что равенство скоростей света вперед и назад.

Другие эксперименты, сравнивающие синхронизацию Эйнштейна с синхронизацией медленных часов и транспорта

ЭкспериментыГодΔ c / c {\ displaystyle \ Delta c / c}\ Delta c / c
Эксперименты с ротором Мессбауэра 1960-е годыГамма-излучение посылалось из задней части вращающегося диска в его центр. Ожидалось, что анизотропия скорости света приведет к доплеровским сдвигам.< 3 × 10 − 8 {\displaystyle <3\times 10^{-8}}<3 \ times10 ^ {- 8}
Vessot et al.1980Сравнение времени пролета сигналов восходящей и нисходящей линий связи из Gravity Probe A.∼ 10-8 {\ displaystyle \ sim 10 ^ {- 8} \!}\ sim10 ^ {- 8} \!
Riis et al.1988Сравнение частота двухфотонного поглощения в пучке быстрых частиц, направление которого было изменено относительно неподвижных звезд, с частотой покоящегося поглотителя.< 3 × 10 − 9 {\displaystyle <3\times 10^{-9}}<3 \ times10 ^ {- 9}
Нельсон и др.1992Сравнение частот водородных мазерных часов и импульсов лазерного света. Длина пути составляла 26 км.< 1.5 × 10 − 6 {\displaystyle <1.5\times 10^{-6}}<1.5 \ times10 ^ {- 6}
Wolf Petit1997Сравнение часов водородных мазерных часов на земле и цезиевых и рубидиевых часов на борту 25 GPS спутники.< 5 × 10 − 9 {\displaystyle <5\times 10^{-9}}<5 \ times10 ^ {- 9}
Эксперименты, которые можно провести с односторонней скоростью света
Художественная иллюстрация яркого гамма-всплеска. Измерения света от таких объектов использовались, чтобы показать, что односторонняя скоростьсвета не зависит от частоты.

Хотя нельзя проводить эксперименты, в которых односторонняя скорость света измеряется независимо от какой-либо схемы часов, можно проводить эксперименты, которые измеряют изменение односторонней скорости света, например, из-за движения источника. Такими экспериментами являются эксперимент с двойной звездой Де Ситтера (1913), окончательно повторенный в рентгеновском спектре К. Брехером в 1977 г.; или земной эксперимент Альвэгера и др. (1963); они показывают, что при измерении в инерциальной системе координат односторонняя скорость света не зависит от движения источника в пределах экспериментальной точности. В таких экспериментах часы можно синхронизировать таким способом, когда измеряется только изменение скорости.

Наблюдения за приходом излучения от далеких астрономических событий показали, что односторонняя скорость света не меняется с точки зрения, то есть отсутствует вакуум дисперсия света. Точно так же различия в одностороннем распространении между левыми и правыми фотонами, приводящие к вакуумному двойному лучепреломлению, были исключены путем наблюдения одновременного прихода света далеких звезд. Для текущих ограничений на оба эффекта, часто анализируемых с помощью Standard-Model Extension, см. Вакуумная дисперсия и Вакуумное двулучепреломление.

Эксперименты на двухсторонних и односторонних скоростях с использованием расширенных моделей

Хотя описанные выше эксперименты были проанализированы с использованием обобщенных преобразований Лоренца, как в теории теста Робертсона - Мансури - Секса, многие современные тесты основаны на Расширение стандартной модели (SME). Эта теория включает все нарушения Лоренца не только специальной теории относительности, и Стандартной модели и Общие теории относительности. Что касается изотропии скорости света, как двусторонние, так и односторонние ограничения описываются с помощью коэффициентов (матрицы 3x3):

  • κ ~ e - {\ displaystyle {\ tilde {\ kappa}} _ {e-}}\ tilde {\ kappa} _ {e-} , представляющие анизотропные сдвиги в двусторонней скорости света,
  • κ ~ o + {\ displaystyle {\ tilde {\ kappa}} _ {o +}}\ tilde {\ kappa} _ {o +} , представляющие анизотропные различия в односторонней скорости встречных лучей вдоль оси,
  • κ ~ tr {\ displaystyle {\ tilde {\ kappa}} _ {tr}}\ tilde {\ kappa} _ {tr} , представляющие изотропные (независимые от ориентации) сдвиги в односторонняя фазовая скорость света.

С 2002 года проводилась серия экспериментов, в которых проверяются все эти коэффициенты с использованием, например, симметричных и асимметричных оптических резонаторов. По состоянию на 2013 год нарушений Лоренца не наблюдалось, текущие верхние пределы для нарушений Лоренца: κ ~ e - = (- 0,31 ± 0,73) × 10-17 {\ displaystyle {\ tilde {\ kappa} } _ {е -} = \ scriptstyle (-0.31 \ pm 0,73) \ times 10 ^ {- 17}}\ тильда {\ каппа} _ {е -} = \ scriptstyle (-0.31 \ pm0.73) \ times10 ^ {- 17} , κ ~ o + = 0,7 ± 1 × 10 - 14 {\ displaystyle {\ tilde {\ kappa}} _ {o +} = \ scriptstyle 0,7 \ pm 1 \ times 10 ^ {- 14}}\ tilde {\ kappa} _ {о +} = \ scriptstyle 0.7 \ pm1 \ times10 ^ {- 14} и κ ~ tr = - 0,4 ± 0,9 × 10–10 {\ displaystyle {\ tilde {\ kappa}} _ {tr} = \ scriptstyle -0,4 \ pm 0,9 \ times 10 ^ {- 10}}\ tilde {\ kappa} _ {tr} = \ scriptstyle -0.4 \ pm0.9 \ times10 ^ {- 10} . Подробнее и источники см. Современные поиски нарушения Лоренца. # Скорость.

частично условный характер этих величин был установлен Костелецким и др., Указав, что такие изменения скорости света можно удалить подходящими преобразованиями света и переопределением полей. Хотя это не устраняет нарушение Лоренца как таковое, поскольку такое переопределение только переносит нарушение Лоренца из фотонного сектора в материальный сектор МСП, таким образом, эти эксперименты остаются действительными тестами нарушения лоренц-инвариантности. Существуют односторонние коэффициенты SME, которые нельзя переопределить для других секторов, поскольку различные световые лучи из одного и того же расстояния сравниваются друг с другом, см. Предыдущий раздел.

Теории, в которых скорость света в одном направлении не равна скорости в двух направлениях

Теории, соответствующие специальной теории относительности

Теория эфира Лоренца

альтернативный текст Хендрик Антонун Лоренц

В 1904 и 1905 годах Хендрик Лоренц и Анри Пуанкаре предложили теорию, в которой этот результат объяснялся движением через эфир на геометрических физических объектах. и скорость, с которой работали часы. Из-за движения через эфир объекты сжимаются в направлении движения, и часы замедляются. Таким образом, в этой теории медленно перемещаемые часы, как правило, не синхронизированными, хотя этот эффект нельзя наблюдать. Уравнения, описывающие эту теорию, известны как преобразования Лоренца. В 1905 году эти преобразования стали использовать уравнение специальной теории относительности Эйнштейна, которая предлагает те же результаты без ссылок на эфир.

В теории односторонняя скорость света в принципе равна только двусторонней скорости в эфирной системе координат, но не в других системах из-за движения наблюдателя в эфире. Однако между односторонней и двусторонней скоростью света никогда не будет наблюдаться из-за воздействия эфира на часы и длины. Следовательно, в этой модели также используется соглашение Пуанкаре-Эйнштейна, что делает одностороннюю скорость света изотропной во всех системах отсчета.

Несмотря на то, что эта теория развития экспериментально неотличима от специальной теории относительности, теория Лоренца больше не используется по причинам философского предпочтения и из-за общей теории относительности.

Обобщения теории относительности. Преобразования Лоренца с анизотропными односторонними скоростями

Схема синхронизации, предложенная Райхенбахом и Грюнбаумом, которые они назвали ε-синхронизацией, которая была развита такими авторами, как Эдвардс (1963), Винни (1970), Андерсон и Стедман. (1977), которые переформулировали преобразование Лоренца без изменений его физических предсказаний. Например, Эдвардс заменил постулат Эйнштейна о том, что односторонняя скорость света постоянна при измерении в инерциальной системе отсчета, постулатом:

Двусторонняя скорость света в вакууме, измеренная в двух (инерциальных) системах координат, движущихся с постоянной относительной скоростью одинакова независимо от любых от любых предположений относительно скорости в одном направлении.

Таким образом, средняя скорость в обоих направлениях остается экспериментально проверяемой скоростью в обоих направлениях, тогда как скорость света в одном направлении может принимать образ в противоположных направлениях:

c ± = c 1 ± κ. {\ displaystyle c _ {\ pm} = {\ frac {c} {1 \ pm \ kappa}}.}{\ displaystyle c _ {\ pm} = {\ frac {c} {1 \ pm \ kappa}}.}

κ может принимать значения от 0 до 1. В крайнем случае, когда κ приближается к 1, свет может распространяться в одном направлении мгновенно, при условии, что все время пути туда и обратно проходит в обратном направлении. Вслед за Эдвардсом и Винни Андерсон и др. сформулированы обобщенные преобразования Лоренца для произвольных бустеров вида:

dt ~ ′ = γ ~ [1 + κ ⋅ v ~ / c - κ ′ ⋅ v ~ ′ / c] dt ~ - (κ ′ + γ ~ v ~ ′) ⋅ dx ~ / c - [γ ~ (1 + κ ⋅ v ~ / c) - 1] κ ′ ⋅ v ~ v ~ 2 cv ~ ⋅ dx ~ + γ ~ κ ⋅ v ~ (κ ⋅ dx ~) / c, dx ~ ′ = - γ ~ v ~ dt ~ + dx ~ + [γ ~ (1 + κ ⋅ v ~ / c) - 1] v ~ ⋅ dxv ~ 2 v ~ - γ ~ v ~ (κ ⋅ dx ~) / с, γ ~ знак равно γ (1 - κ ⋅ v / c), v ~ = v 1 - κ ⋅ v / c, {\ displaystyle {\ begin {align} d {\ tilde {t}} '= {\ tilde {\ gamma}} \ left [1+ \ kappa \ cdot {\ tilde {\ mathbf {v}}} / c- \ kappa '\ cdot {\ tilde {\ mathbf {v}}}' / c \ right] d {\ tilde {t}} - \ left (\ kappa '+ {\ tilde {\ gamma}} {\ tilde {\ mathbf {v}}}' \ right) \ cdot d {\ tilde {\ mathbf {x}}} / c \\ - \ left [{\ tilde {\ gamma}} \ left (1+ \ kappa \ cdot {\ tilde {\ mathbf {v}}} / c \ right) -1 \ right] {\ frac {\ kappa '\ cdot {\ tilde {\ mathbf {v}}}} {{\ tilde {\ mathbf {v}}} ^ {2} c}} {\ tilde {\ mathbf { v}}} \ cdot d {\ tilde {\ mathbf {x}}} + {\ tilde {\ g amma}} \ kappa \ cdot {\ tilde {\ mathbf {v}}} \ left (\ kapp a \ cdot d {\ tilde {\ mathbf {x}}} \ right) / c, \\ d {\ tilde {\ mathbf {x}}} '= - {\ tilde {\ gamma}} {\ tilde {\ mathbf {v}}} d {\ tilde {t}} + d {\ tilde {\ mathbf {x} }} + \ left [{\ tilde {\ gamma}} \ left (1+ \ kappa \ cdot {\ tilde {\ mathbf {v}}} / c \ right) -1 \ right] {\ frac {{\ тильда {\ mathbf {v}}} \ cdot d \ mathbf {x}} {{\ tilde {\ mathbf {v}}} ^ {2}}} {\ tilde {\ mathbf {v}}} - {\ тильда {\ gamma}} {\ tilde {\ mathbf {v}}} \ left (\ kappa \ cdot d {\ tilde {\ mathbf {x}}} \ right) / c, \\ {\ tilde {\ gamma }} = \ gamma \ left (1- \ kappa \ cdot \ mathbf {v} / c \ справа), \\ {\ tilde {\ mathbf {v}}} = {\ frac {\ mathbf {v} } {1- \ kappa \ cdot \ mathbf {v} / c}}, \ end {выровнено}}}\begin{align} d\tilde{t}'= \tilde{\gamma}\left[1+\kappa\cdot\tilde{\mathbf{v}}/c-\kappa'\cdot\tilde{\mathbf{v}}'/c\right]d\tilde{t}-\left(\kappa'+\tilde{\gamma}\tilde{\mathbf{v}}'\right)\cdot d\tilde{\mathbf{x}}/c\\ -\left[\tilde{\gamma}\left(1+\kappa\cdot\tilde{\mathbf{v}}/c\right)-1\right]\frac{\kappa'\cdot\tilde{\mathbf{v}}}{\tilde{\mathbf{v}}^{2}c}\tilde{\mathbf{v}}\cdot d\tilde{\mathbf{x}}+\tilde{\gamma}\kappa\cdot\tilde{\mathbf{v}}\left(\kappa\cdot d\tilde{\mathbf{x}}\right)/c,\\ d\tilde{\mathbf{x}}'= -\tilde{\gamma}\tilde{\mathbf{v}}d\tilde{t}+d\tilde{\mathbf{x}}+\left[\tilde{\gamma}\left(1+\kappa\cdot\tilde{\mathbf{v}}/c\right)-1\right]\frac{\tilde{\mathbf{v}}\cdot d\mathbf{x}}{\tilde{\mathbf{v}}^{2}}\tilde{\mathbf{v}}-\tilde{\gamma}\tilde{\mathbf{v}}\left(\kappa\cdot d\tilde{\mathbf{x}}\right)/c,\\ \tilde{\gamma}= \gamma\left(1-\kappa\cdot \mathbf{v}/c\right),\\ \tilde{\mathbf{v}}= \frac{\mathbf{v}}{1-\kappa\cdot \mathbf{v}/c}, \end{align}

(где κ и κ 'являются современми синхронами в кадрах S и S', соответственно). Это преобразование указывает на то, что односторонняя скорость света обычна во всех системах отсчета, а двусторонняя скорость остается неизменной. κ = 0 означает синхронизацию Эйнштейна, которая приводит к стандартному преобразованию Лоренца. Как показали Эдвардс, Винни и Мансури-Сексл, подходящей перестановкой параметров синхронизации может быть достигнута даже некоторая «абсолютная одновременность», чтобы смоделировать основное предположение теории эфира Лоренца. То есть в одном кадре односторонняя скорость света выбирается изотропной, в то время как все другие кадры принимают значения этого «предпочтительного» кадра за счет «внешней синхронизации».

Все прогнозы, полученные из таких преобразований экспериментально неотличимо от преобразований стандартного преобразования Лоренца; разница лишь в том, что определенное время на часах отличается от времени Эйнштейн в зависимости от расстояния в определенном направлении.

Теории, эквивалентные специальной теории относительности

Тестовые теории

Были разработаны теории, позволяющие оценить степень, в экспериментальных результатах отличаются от предсказаний теории относительности. Они как известны теории испытаний и включают теорию Робертсона и Мансури-Секса (RMS). На сегодняшний день все экспериментальные результаты соответствуют специальной теорией относительности в пределах экспериментальной неопределенности.

Другая теория тестирования - это Расширение стандартной модели (МСБ). В нем используется широкий спектр коэффициентов, указывающих на нарушение симметрии Лоренца в специальной теории относительности, общей теории относительности и Стандартной модели. Некоторые из этих параметров указывают на анизотропию двусторонней и односторонней скорости света. Однако было указано, что такие изменения скорости света можно устранить путем подходящего переопределения координат и полей. Хотя это не устраняет нарушения Лоренца как таковые, они только смещают их появление из фотонного сектора в материальном секторе МСП (см. Выше Эксперименты с двусторонними и односторонними скоростями с использованием расширения стандартных моделей.

Теории эфира

До 1887 года обычно считалось, что свет распространяется как волна с постоянной скоростью относительно предполагаемой среды эфира. Для наблюдателя, движущегося относительно эфира, это привело бы к немного разным двусторонним скоростям света в разных направлениях. В 1887 году эксперимент Майкельсона-Морли показал, что двусторонняя скорость света постоянна независимо от направления или движения в эфире. В то время очевидным объяснением этого эффекта было то, что объекты в движение через эфир испытывает комбинированные эффекты замедления времени и сокращения длины в направлении движения.

Предпочтительная система отсчета

Предпочтительная система отсчета - это ссылка Система отсчета, в которой законы физики принимают особую форму. Возможность проводить измерения, которые показывают, что скорость света в одном направлении отличается от его скорости в двух направлениях, в принципе, позволит определить предпочтительную систему отсчета. Это будет система отсчета, в которой скорость света в обоих направлениях равна скорости в одном направлении.

В специальной теории относительности Эйнштейна все инерциальные системы отсчета эквивалентны, и предпочтительной системы отсчета нет. Существуют теории, такие как теория эфира Лоренца, которые экспериментально и математически эквивалентны специальной теории относительности, но имеют предпочтительную систему отсчета. Чтобы эти теории были совместимы с экспериментальными результатами, предпочтительная рамка должна быть необнаруживаемой. Другими словами, это предпочтительная система отсчета только в принципе, на практике все инерциальные системы отсчета должны быть эквивалентны, как в специальной теории относительности.

Ссылки
Дополнительная литература
Последняя правка сделана 2021-06-01 11:44:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте