Das EEP wird verwendet, um zu rechtfertigen, dass, wenn ein Beobachter am Boden einen Lichtstrahl auf einen Turm schießt, das Licht rot verschoben wird, wenn es den Turm erreicht. Dies liegt an dem, was in einem beschleunigenden Raumschiff passiert.
Die Bücher scheinen zu sagen, dass dies eine Zeitdilatation impliziert, aber ich verstehe nicht ganz, warum. Könnte es nicht wie jeder andere Doppler-Effekt sein? Wenn ich eine Schallwelle auf Sie sende und Sie sich auf mich zubewegen, ist die Frequenz, die Sie beobachten, größer als die, die ich aussende, aber das bedeutet nicht, dass Ihre Uhr langsamer tickt (nehmen Sie an, dass seine Geschwindigkeit nicht relativistisch ist). Warum impliziert es notwendigerweise Zeitdilatation?
Bei der Ableitung dieser Rotverschiebung aus dem Lichtstrahl auf einem Raumschiff scheint die spezielle Relativitätstheorie nicht einmal ins Spiel zu kommen, es wird nur die Newtonsche Physik verwendet. Wie auch immer, wenn die Physik am Boden nicht von der Physik im Raumschiff zu unterscheiden ist, würde das nicht bedeuten, dass eine Uhr hinten im Raumschiff langsamer tickt, anstatt nur langsamer zu klicken, relativ zu jemandem vorne? Andernfalls würde mir scheinen, dass das EEP nur sagen würde, dass wir kein Experiment durchführen können, um die Physik zwischen der Rakete und dem Gravitationsfeld zu unterscheiden, obwohl die Physik nicht wirklich die gleiche zu sein scheint.
Die von Ihnen beschriebenen Experimente können alle in einer flachen Raumzeit mit SR analysiert werden. Wir können zwischen einem Inertialsystem A und einem beschleunigten System B hin- und herschalten. Das Äquivalenzprinzip besagt, dass Beobachter in B ein Gravitationsfeld sehen. (Das heißt, wir haben ein Gravitationsfeld und ein variierendes Gravitationspotential, aber die Raumzeit ist flach.)
Die Beobachterin Alice im Trägheitssystem A beschreibt die Quelle und den Empfänger als beschleunigend, daher interpretiert sie die Beobachtungen als einen kinematischen Dopplereffekt. Bob in B sieht sowohl Quelle als auch Empfänger in Ruhe, also interpretiert er den Effekt eher als gravitativ als kinematisch. Er kann es eine Gravitations-Doppler-Verschiebung nennen, oder er kann es eine Gravitations-Zeitdilatation nennen. GR unterscheidet nicht zwischen den beiden.
Wenn Sie eine Theorie aufstellen wollten, in der die Unterscheidung zwischen Gravitations-Doppler-Verschiebungen und Gravitationszeitdilatation sinnvoll wäre, wäre ein Beispiel dafür, wie Sie das tun könnten, dass Ihre Theorie vorhersagen könnte, dass Uhren verschiedener Typen an einem Ort ratenangepasst sind könnten in der Rate fehlangepasst werden, wenn sie zusammen zu einem anderen Gravitationspotential bewegt werden. Dies wäre eindeutig ein Beispiel für gravitative Zeitdilatation, nicht für eine Doppler-Verschiebung, da Argumente über Doppler-Verschiebungen den Unterschied im Verhalten zwischen den beiden Uhren nicht erklären können. Aber diese Theorie ist keine metrische Theorie und verstößt gegen das Äquivalenzprinzip (weil Alice kein Gravitationsfeld sieht und daher nicht erklären kann, was vor sich geht). Da GR eine metrische Theorie ist, die das Äquivalenzprinzip beinhaltet, die Unterscheidung, die Sie
Das Ergebnis ist also, dass Sie diesen Effekt als kinematischen Doppler-Effekt, Gravitations-Doppler-Effekt oder Gravitationszeitdilatation bezeichnen können, und alle diese Interpretationen sind gleichermaßen gültig.
Von der Aussendung bis zum Empfang kann eine Welle ihre Frequenz nicht ändern, wenn sich Empfänger und Sender nicht voneinander oder aufeinander zu bewegen. Wenn sie sich bewegen, haben Sie eine Doppler-Rot/Blauverschiebung. Jetzt ist die einzige Möglichkeit, die eine Rotverschiebung ohne Bewegung liefert, dass der Ursprung es mit der rotverschobenen Frequenz gesendet hat. Es scheint nur rotverschoben zu sein, wenn wir davon ausgehen, dass die Uhr des Rezeptors genauso schnell geht wie die des Senders. Mit anderen Worten, die Taktrate muss auf der Senderseite niedriger sein, wenn wir ein Signal empfangen, das eine niedrigere Frequenz hat, als das gleiche Signal hätte, wenn der Empfänger es ausgesendet hätte.
Der Dopplereffekt des Lichts ist derart, dass die Wellenlänge auf der Senderseite sich von der Wellenlänge auf der Empfängerseite unterscheidet. Angenommen, sie ist auf der Emitterseite geringer. Dann ist die Frequenz auf der Emitterseite entsprechend größer. Es dauert also am Sender länger, bis das Licht eine Periode durchläuft, als am Empfänger. Die Zeit ist also zwischen den beiden Punkten unterschiedlich.
dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen
JLA