Gibt es einen geprüften Beweis für die Zeitdilatation im stationären Rahmen aus der Perspektive des beweglichen Rahmens? [geschlossen]

Nehmen wir an, zwei identische Objekte befinden sich in relativer Bewegung zueinander. Nehmen wir auch an, dass sie ihre Bewegung auf symmetrische Weise erhalten haben (indem sie voneinander mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt haben)). Ihre Uhren sind zu Beginn synchronisiert.
Wenn einer der beiden beschleunigt und abbremst, um in das andere Objekt einzudringen, gibt es eine Zeitdifferenz auf den Uhren.
Dies läuft tatsächlich auf das Zwillingsparadoxon hinaus, wie es in einem Kommentar heißt.
Aber es funktioniert auch umgekehrt. Deshalb gibt es eine Symmetrie zwischen den beiden Objekten.

Es ist schwierig, direkt zu testen, ob jede sich inertial bewegende Uhr beobachtet, dass sich die andere langsamer bewegt, hauptsächlich weil sich schnell bewegende Trägheitsobjekte typischerweise die Umgebung der Erde verlassen. Daher haben Tests der Zeitdilatation normalerweise nicht-inertiale Uhren verwendet, für die die Dinge viel kniffliger sind und die nicht unbedingt symmetrisch sein müssen. Erst seit Kurzem sind Atomuhren verfügbar, die empfindlich genug sind, um Zeitdilatation bei "normalen" Geschwindigkeiten zu erkennen, und selbst für diese dürfte der Aufbau eines symmetrischen Experiments sehr schwierig sein.

Es gab jedoch sehr viele indirekte Tests. Insbesondere wenn die Lorentz-Invarianz gilt, dann ist die Situation zweier sich inertial bewegender Uhren vollständig symmetrisch. Es gab sehr viele Tests der Lorentz-Invarianz (siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Modern_searches_for_Lorentz_violation ), die sehr strenge Grenzen gesetzt haben, wie viel Variation von der Lorentz-Transformation möglich ist. Alles deutet also darauf hin, dass die Situation sehr nahe an der Symmetrie liegen muss.

Beachten Sie auch, dass die von SR (und ähnlichen Theorien) vorhergesagte Zeitdilatation eine Formel ist, die beteiligt ist$v^2/c^2$Wo$v$ist die Relativgeschwindigkeit der Uhren. Damit die Zeitdilatation nicht symmetrisch ist, müsste diese Formel in irgendeiner Weise falsch sein, zB indem Terme in ungeraden Potenzen verwendet werden$v$, oder einige zusätzliche Terme, die eine "absolute" Geschwindigkeit angeben. Bisher haben alle Tests die Formel erfüllt, und einige von ihnen (z. B. Chou et. al. 2010) waren tatsächlich sehr empfindlich, da sie Geschwindigkeiten beinhalteten, die weit unter z. B. der Umlaufgeschwindigkeit der Erde lagen. Also noch einmal, es gibt sehr wenig Raum für Asymmetrie in trägheitsbewegten Uhren.

In der Tat kann sich ein Trägheitsbeobachter einen Zustand "richtiger Ruhe" oder "richtiger Bewegung" zuschreiben. In SR befindet sich ein Beobachter jedoch selten in einem "bewegten Rahmen", ein Beobachter ist normalerweise in seinem eigenen Rahmen "in Ruhe". Zwei räumlich getrennte und Einstein-synchronisierte Uhren seines "Ruhesystems" messen längere Zeitintervalle als eine einzelne Uhr, die in ihrem System die räumliche Position ändert (sich bewegt) (Zeitdilatation).

SR erkennt nur eine Synchronisation von räumlich getrennten Uhren - Einsteins .

Allerdings gab es Mössbauer-Rotor-Experimente (Zeitdilatationstests) in Zentrifugen;

• wenn ein Beobachter (Absorber) in der Mitte der Zentrifuge ruht und eine Strahlungsquelle am Rand der Zentrifuge angebracht ist, würde dieser Beobachter messen$\gamma$mal niedrigere Strahlungsfrequenz, oder "bewegte Uhr läuft langsamer als seine eigene"

• Wenn ein Beobachter (Absorber) am Rand einer Zentrifuge befestigt ist und sich in der Mitte eine Strahlungsquelle befindet, würde dieser Beobachter messen$\gamma$mal höhere Strahlungsfrequenz, oder dass die "ruhende Uhr schneller läuft als seine eigene"

• Wenn sich zwei Beobachter auf den gegenüberliegenden Seiten eines Randes eines rotierenden Rings befinden, würden sie die Abwesenheit der Dilatation der anderen Uhren messen ( Champeney- und Mondzeitdilatationstest ) .

Der Umfang kann einen beliebig großen Durchmesser haben; dh dieser rotierende Beobachter kann quasi inertial sein; das ändert nicht viel. Rotierender Beobachter kann sich einfach keinen Ruhezustand zuschreiben.

Gut anzumerken ist, dass A. Einstein in seiner berühmten Arbeit von 1905 lehrt, dass aus der Sicht eines "bewegten Beobachters" eine "ruhende" Uhr tickt$\gamma$mal schneller als sein eigenes.

Eine Uhr ist langsamer als die andere und umgekehrt – ist Unsinn – selbst in der Speziellen Relativitätstheorie

@Mohammad Javanshiry, ich habe das Zitat bereits bereitgestellt. Das Zitat stammt direkt aus Einsteins Papier, bitte lesen Sie es einfach sorgfältig durch. Einstein wies deutlich darauf hin, dass die Quelle „ruht“ und der Beobachter sich „bewegt“. Beachten Sie, dass Einstein dem Beobachter die Zeitdilatation zuordnete. Tatsächlich bedeutet die relativistische Doppler-Blauverschiebung nicht, dass die Uhr der Quelle schneller läuft. Es bedeutet auch nicht, dass es langsamer läuft. Das bedeutet, dass die Uhr der Quelle entweder langsamer oder schneller oder gleich schnell läuft – wie Sie es wünschen, das hängt allein davon ab, was ein Beobachter über seine eigene Bewegung denkt. Man kann die Zeitdilatation entweder dem Beobachter oder einer Quelle oder sogar beiden zuordnen.

Wenn es immer noch nicht klar ist, lesen Sie bitte 34-6 Der Doppler-Effekt, Relativistische Effekte in der Strahlung , Feynman-Vorlesungen. Beachten Sie, dass Feynman den Effekt im Rahmen des stationären Beobachters UND im Rahmen der stationären Quelle betrachtet . Im ersten Fall ordnet er der Quelle (34.12) die Zeitdilatation zu, im zweiten dem bewegten Beobachter. Im zweiten Fall (34.14) teilt Feynman die Frequenz der Quelle durch$\sqrt {1-v^2/c^2}$.

Wenn sich ein Beobachter auf eine stationäre Strahlungsquelle zubewegt, erhöht sich die Frequenz der Quelle (Blauverschiebung) aufgrund der Dilatation der Uhr des Beobachters. Da seine Uhr langsamer läuft, erscheint ihm die „Außenwelt“ wie im Zeitraffer.

@foolishmuse Ich weiß nicht, warum sie über das Zwillingsparadoxon diskutieren. Das Zwillingsparadoxon hat im Rahmen der Lorentz-Äthertheorie eine triviale Auflösung .

Ich weiß auch nicht, warum sie entschieden haben, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugsrahmen isotrop ist .

Wenn ein Beobachter in einem Trägheitslabor die Geschwindigkeit einer „sich bewegenden“ Uhr messen möchte, muss er zuerst Laborgeräte einrichten oder zwei räumlich getrennte Uhren in seinem Labor synchronisieren, sagen wir A und B. Um diese Uhren zu synchronisieren, muss er wissen, wie lange ein Lichtpuls von Uhr A zu Uhr B reist, dh er muss die Einweglichtgeschwindigkeit kennen . Aber um die Lichtgeschwindigkeit in einer Richtung zu messen , muss er Uhren synchronisieren. Es liegt also ein Zirkelschluss vor . Es ist nicht möglich, die Einweg-Lichtgeschwindigkeit vor einem bestimmten Synchronisationsschema zu messen. Es ist jedoch möglich, die Lichtgeschwindigkeit hin und her mit Hilfe einer einzigen Uhr zu messen .

Da die Lichtgeschwindigkeit in einer Richtung von der Synchronisationskonvention abhängt, hängt die Dilatation in eine Richtung auch von der Synchronisationskonvention ab . All das ist seit über 100 Jahren klar, Einstein hat das vollkommen verstanden .

SR geht davon aus, dass die Lichtgeschwindigkeit in einer Richtung in allen sich relativ bewegenden Referenzrahmen isotrop ist, aber es ist keine experimentell bestätigte Tatsache. Es ist eine Konvention, auch bekannt als Einstein-Synchronisation oder Standard-Synchronitätskonvention. Wenn jeder Beobachter die Uhr nach Einstein synchronisiert, würde jede sich relativ zu ihm „bewegende“ Uhr scheinbar langsamer laufen als seine eigene, räumlich getrennte.

Einsteins Synchronitätskonvention ist nur ein Spezialfall von Reichenbachs Synchronitätskonvention oder Nicht-Standard-Synchronisation . Diese Synchronisation erlaubt anisotrope Lichtgeschwindigkeiten in eine Richtung, hält die Lichtgeschwindigkeit in zwei Richtungen jedoch isotrop.

Dieser Beobachter kann beispielsweise annehmen, dass sich sein Labor relativ zu einer „stehenden“ Uhr bewegt. In diesem Fall muss er seine eigene Geschwindigkeit im Koordinatensystem der stationären Uhr berücksichtigen und Uhren in seinem Labor gemäß der anisotropen (Reichenbachschen) Synchronitätskonvention neu synchronisieren . In diesem Fall würde die „stehende“ Uhr ein längeres Zeitintervall messen oder schneller zu laufen scheinen.

Dasselbe gilt für den relativistischen Doppler-Effekt. Sobald Sie Laborgeräte neu einstellen oder die Interpretation ändern, können Sie die „laufende Uhr“ beliebig schnell laufen lassen – langsamer (wenn Sie glauben, dass sich diese Uhr in Ihrem Rahmen bewegt) oder schneller (wenn Sie glauben, dass Sie sich relativ zu einer stationären Uhr bewegen).

Allerdings wollen begeisterte SR-Fans nicht zugeben, dass sich ein Beobachter selbst „bewegen“ kann, obwohl sie zugeben, dass Bewegung relativ ist. Das ist das Paradoxon.

Ich habe diese Notiz geschrieben , um Synchronisationsprobleme zu vermeiden und sie nur mit Hilfe des relativistischen Doppler-Effekts zu lösen . dies zeigt, dass diese Wunder wie „eine Uhr geht langsamer als die andere und umgekehrt“ einfach ein Stück Unsinn sind.

Übrigens gibt es einen guten Artikel, der sich mit dem Zwillingsparadox befasst .