Könnte jemand meine (Kiffer-)Hypothese beurteilen, dass sich die Lichtgeschwindigkeit im Laufe der Zeit geändert hat – dh als sich das Volumen des Universums vergrößert hat, hat sich das Licht verlangsamt, vielleicht geht es zurück bis zum Urknall, als es unendlich schnell war und es gab keine Zeit, weil alles auf einmal geschah usw. Zu denken, dass die Geschwindigkeit, mit der sich Informationen durch das Universum ausbreiten können, mit seiner Größe zusammenhängt, erscheint mir intuitiv. Meine Frage - gibt es eine einfache Widerlegung dafür? Müsste Einstein sich irren? Verstößt es gegen etwas vermeintlich Fundamentaleres wie Quanten- oder Stringtheorien? Entkräften aktuelle Experimente dies? Wenn nicht, können Sie mir auf jeden Fall zeigen, warum Sie es für unwahrscheinlich halten.
Ich akzeptiere die Antwort von Mark M., werde sie aber hier posten, da für Kommentare eine Zeichenbeschränkung gilt
@ Mark M danke, gute Antwort, aber als jemand, der nur einige populäre Physik gelesen hat und dies den Experten überlassen sollte, bin ich immer noch in meiner persönlichen Theorie verwirrt. Ich verstehe nicht, warum Sie zwei Einheiten benötigen sollten, um die Lichtgeschwindigkeit zu messen. Was mir schwerfällt, ist das Verhältnis von Zeit und Entfernung. Sie scheinen, als könnten sie im Grunde dasselbe sein. Wenn Sie sagen, dass die Zeit grundsätzlich durch die Schwingung von so und so Quantenobjekten im Raum gemessen wird ... warum können wir nicht einfach diesen Schwingungsabstand als Konstante messen ... Ich wiederhole mich, um es klar auszudrücken ... Es gibt eine bestimmte Mindestentfernung, die Partikel zurücklegen müssen, um miteinander zu interagieren ... wenn es nicht vibrieren würde, gäbe es keine Zeit, es erzeugt die Illusion von Zeit ... also anstatt über Geschwindigkeit oder c zu sprechen als Weg/Zeit.... können wir nicht einfach über die Entfernung sprechen, über die ein Quantenobjekt schwingt ... Ich komme zu meinem Punkt ... vielleicht muss es hier nur eine Konstante geben, und das ist die physikalische Größe des Universums. Eine winzige Stimmgabel aus Metall scheint überhaupt nicht zu vibrieren, aber wenn Sie sie auf die Größe des Empire State Building aufblasen würden, würden sich die Metallstangen von Fenster zu Fenster bewegen. vielleicht hätte sich mit der Ausdehnung unseres Universums die Länge dieser minimalen Schwingung (vielleicht unendlich am Punkt Null) ausgedehnt und daher die Illusion von Zeit und Lichtgeschwindigkeit geschaffen, die sich mit der Ausdehnung des Universums weiter verlangsamen wird. vielleicht sind wir wie ein großer ballon und wir wurden aufgeblasen und all die felder/teilchen-ohne-größe vibrieren mehr und mehr in diesem raum. übersehe ich hier etwas offensichtliches? Wenn wir nicht einfach über die Entfernung sprechen, die ein Quantenobjekt vibriert ... Ich komme zu meinem Punkt ... vielleicht muss es hier nur eine Konstante geben, und das ist die physikalische Größe des Universums. Eine winzige Stimmgabel aus Metall scheint überhaupt nicht zu vibrieren, aber wenn Sie sie auf die Größe des Empire State Building aufblasen würden, würden sich die Metallstangen von Fenster zu Fenster bewegen. vielleicht hätte sich mit der Ausdehnung unseres Universums die Länge dieser minimalen Schwingung (vielleicht unendlich am Punkt Null) ausgedehnt und daher die Illusion von Zeit und Lichtgeschwindigkeit geschaffen, die sich mit der Ausdehnung des Universums weiter verlangsamen wird. vielleicht sind wir wie ein großer ballon und wir wurden aufgeblasen und all die felder/teilchen-ohne-größe vibrieren mehr und mehr in diesem raum. übersehe ich hier etwas offensichtliches? Wenn wir nicht einfach über die Entfernung sprechen, die ein Quantenobjekt vibriert ... Ich komme zu meinem Punkt ... vielleicht muss es hier nur eine Konstante geben, und das ist die physikalische Größe des Universums. Eine winzige Stimmgabel aus Metall scheint überhaupt nicht zu vibrieren, aber wenn Sie sie auf die Größe des Empire State Building aufblasen würden, würden sich die Metallstangen von Fenster zu Fenster bewegen. vielleicht hätte sich mit der Ausdehnung unseres Universums die Länge dieser minimalen Schwingung (vielleicht unendlich am Punkt Null) ausgedehnt und daher die Illusion von Zeit und Lichtgeschwindigkeit geschaffen, die sich mit der Ausdehnung des Universums weiter verlangsamen wird. vielleicht sind wir wie ein großer ballon und wir wurden aufgeblasen und all die felder/teilchen-ohne-größe vibrieren mehr und mehr in diesem raum. übersehe ich hier etwas offensichtliches? Ich komme zu meinem Punkt ... vielleicht muss es hier nur eine Konstante geben, und das ist die physikalische Größe des Universums. 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Es gibt keinen sinnvollen Weg, um zu testen, ob die Lichtgeschwindigkeit variiert - das liegt daran, dass sie dimensionsbehaftet ist, dh in Einheiten gemessen wird.
Um zu verstehen, warum, nehmen wir an, wir verwenden Einheiten, in denen die Entfernung als Vielfaches des Umfangs der Umlaufbahn des Elektrons im Grundzustand des Bohrschen Wasserstoffatoms gemessen wird, und die Zeiteinheit ist seine Umlaufzeit. Dies ergibt ungefähr 137, was der Kehrwert der Feinstrukturkonstante ist, die definiert ist als . Wir können also sehen, dass es nicht möglich ist festzustellen, ob der Wert der Lichtgeschwindigkeit anders war, da sich eine der anderen Konstanten in der FSC (die Elektronenladung oder die reduzierte Planck-Konstante) geändert haben könnte.
Es ist jedoch sinnvoll zu fragen, ob sich eine dimensionslose Konstante geändert hat, die nicht in Einheiten gemessen wird. Einige Beispiele sind die oben erwähnte Feinstrukturkonstante und die kosmologische Konstante. Außerdem sind Partikelmassen fundamentale Konstanten - das Ändern einer anderen Konstante wirkt sich nicht auf sie aus.
Anstatt also zu fragen, ob die Lichtgeschwindigkeit variiert, ist es besser zu fragen, ob die Feinstrukturkonstante variiert (da sie dimensionslos ist, hat sie keine Einheiten). Es gab Behauptungen, dass die Feinstrukturkonstante variieren kann ( hier und hier , neben vielen anderen). Dies ist jedoch sicherlich kein akzeptiertes Ergebnis.
Weitere Informationen finden Sie in den Usenet-FAQ zu dimensionslosen Konstanten:
http://math.ucr.edu/home/baez/constants.html
Zusatz
Anstatt über die Zeit zu variieren, denken wir an den Fall, in dem c über den Raum variiert. Also wagt sich eine Gruppe von Wissenschaftlern mit einer Rakete in einen entfernten Teil der Galaxie, um festzustellen, ob die Lichtgeschwindigkeit anders ist. Sie müssen dieselben Einheiten verwenden, die die Erdwissenschaftler verwenden – wir könnten die obigen Einheiten verwenden, die Schwingungen eines Atoms für die Zeit, was auch immer Sie wollen. Nehmen wir an, sie messen einen anderen Wert mit den vereinbarten Einheiten.
Stellen Sie sich nun vor, dass eine andere Gruppe von Wissenschaftlern testen würde, ob die Länge eines bestimmten Stabs in derselben Region der Galaxie unterschiedlich ist. Sie beschließen zu sehen, wie viele Schwingungen des Cäsiumatoms das Licht braucht, um den Stab zu durchlaufen. Aufgrund ihres Experiments kommen sie zu dem Schluss, dass der Stab in dieser anderen Region länger ist oder dass das Cäsiumatom etwas schneller schwingt.
Als beide Gruppen ihre Ergebnisse veröffentlichen, sind sie sich nicht einig – die erste Gruppe sagt der zweiten Gruppe, dass sie falsch liegen, weil sie ihre Messungen auf der Lichtgeschwindigkeit basieren, die ihrer Meinung nach variiert. Gruppe zwei behauptet jedoch, dass sich die erste Gruppe irrt, da sie festgestellt haben, dass die Länge des Messstabs und die Frequenz der Schwingungen des Cäsiumatoms beide unterschiedlich waren.
Sie können also sehen, dass es bedeutungslos ist zu behaupten, dass eine dimensionsbehaftete Konstante variiert hat – da es sich um Verhältnisse anderer Konstanten handelt, ist es zu 100 Prozent genauso gültig zu sagen, dass diese Konstanten variiert haben. Es ist nicht nur unmöglich festzustellen, ob sie sich geändert haben, sondern die Frage selbst hat keine Antwort. Das Finden unterschiedlicher Werte für dimensionsbehaftete Konstanten kann auf verschiedene Weise interpretiert werden. Man kann zum Beispiel behaupten, dass die Konstanten in der Feinstrukturkonstante variiert hätten, nicht die Lichtgeschwindigkeit.
Aufgrund astronomischer Beobachtungen wurde behauptet, dass die einheitslose Feinstruktur konstant ist tatsächlich über die Zeit variiert, anstatt festgelegt zu sein. [Webb 2001] Diese Behauptung ist wahrscheinlich falsch, da spätere Versuche, die Beobachtungen zu reproduzieren, fehlschlugen. [Chand 2004] Rosenband et al. [Rosenband 2008] haben Labormessungen durchgeführt, die eine Linearität ausschließen Abnahme von mit einer Zeit, die groß genug ist, um mit den Ergebnissen von Webb konsistent zu sein.
Webbet al. haben kürzlich sogar noch außergewöhnliche Behauptungen aufgestellt, dass die Feinstrukturkonstante über die Himmelskugel hinweg variiert. [Webb 2010] Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Beweise, und Webb et al. habe das nicht geliefert; ihre Ergebnisse liegen im Vergleich zu ihren zufälligen und systematischen Fehlern am Rande der statistischen Signifikanz.
Selbst wenn ihre Behauptungen richtig sind, ist dies kein Beweis dafür ändert sich, wie es manchmal in der Boulevardpresse heißt. Wenn ein Experiment testen soll, ob eine Fundamentalkonstante wirklich konstant ist, muss die Konstante einheitenlos sein. [Duff 2002] Wenn die Feinstrukturkonstante variiert, gibt es keinen empirischen Weg, ihr die Schuld zuzuweisen im Gegensatz zu oder . John Baez hat eine nette Webseite, die die einheitslosen Konstanten der Natur diskutiert.
JK Webb et al., 2000, „Further Evidence for Cosmological Evolution of the Fine Structure Constant“, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0012539v3
JK Webb et al., 2010, „Beweise für die räumliche Variation der Feinstrukturkonstante“, http://arxiv.org/abs/1008.3907 ; Phys. Rev. Lett. 107, 191101 (2011)
H. Chand et al., 2004, Astron. Astrophie. 417: 853, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401094 ; Siehe auch http://arxiv.org/abs/0711.1742 , http://arxiv.org/abs/0905.1516
Srianand et al., 2004, Phys.Rev.Lett.92:121302, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402177
Duff, 2002, „Comment on time-variation of fundamental constants“, http://arxiv.org/abs/hep-th/0208093
Baez, http://math.ucr.edu/home/baez/constants.html
Rosenband et al., 2008, 319 (5871): 1808-1812, http://www.sciencemag.org/content/319/5871/1808.abstract
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