Ist Licht in der speziellen Relativitätstheorie so wichtig?

Ich bin ein Amateur-Physiker ohne formelle Universitätsausbildung in Physik. Meine Frage mag also sehr naiv klingen, also verzeihen Sie mir.

Ich hatte diese Frage im Hinterkopf, seit der falschen Entdeckung von Neutrinos, die schneller als Licht reisen.

Mein Verständnis der speziellen Relativitätstheorie ist wie folgt. Sie können die physikalischen Parameter wie Länge, Zeit, Masse von Objekten in einem Bezugssystem (A) von einem anderen Bezugssystem (B) mit konstanter Relativgeschwindigkeit zu A messen, indem Sie nur die von A nach B kommenden Informationssignale betrachten. Da das Licht (elektromagnetische Strahlung) der schnellste bekannte Informationsträger zwischen zwei Rahmen ist und da Licht eine konstante Relativgeschwindigkeit zu jedem sich bewegenden Trägheitsrahmen hat, werden die Längen-/Zeitmessungen zwischen sich bewegenden Trägheitsrahmen basierend auf seiner Geschwindigkeit formuliert.

Damals im Jahr 2011, als über die „schneller als Licht“-Neutrinos berichtet wurde, war ein Punkt, den ich in populärwissenschaftlichen Berichten hörte, der, dass dies die spezielle Relativitätstheorie entkräften würde. Aber warum ist das so? Jedes Teilchen, das schneller als Licht ist, würde einfach die Konstante vertauschen C in der speziellen Relativitätstheorie mit einer neuen Konstante (vorausgesetzt, dieses Teilchen hat auch eine konstante Relativgeschwindigkeit mit Inertialsystem). Gilt die spezielle Relativitätstheorie nicht immer noch für den Informationsaustausch mit diesem neuen schnellen Teilchen anstelle von Licht? Solange sich diese Teilchen nicht mit unendlicher Geschwindigkeit bewegen, haben alle Messungen von sich bewegenden Rahmen die Zeitdilatation und Längenkontraktion. Stimmt mein Verständnis?

Edit 1: Ich sehe hier eine andere Frage und die Antwort darauf scheint richtig zu sein. Die spezielle Relativitätstheorie kann von jedem Teilchen abgeleitet werden, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.

@John Rennie, ich hatte diese Antwort bereits gesehen, bevor ich diese Frage gestellt hatte, aber das beantwortet meine Frage nicht.
C ist besonders, weil es die einzige Geschwindigkeit ist, mit der sich ein masseloses Teilchen (wie ein Photon) fortbewegen kann, und jedes massive Teilchen muss sich langsamer fortbewegen. Ob ein Neutrino masselos oder massereich ist, wenn es sich fortbewegt > C das würde die spezielle Relativitätstheorie brechen.

Antworten (1)

Ihr Verständnis ist richtig, aber Sie müssen auch erkennen, dass es eine große Vielfalt experimentell verifizierter relativistischer Effekte gibt, bei denen die Konstante C auftritt und diese Konstante plötzlich geändert werden müsste. Alle Teilchen genügen nämlich der Relation

E = M C 2 = M 0 C 4 + P 2 C 2
Diese Beziehung wird zB verwendet, um den Massendefekt des Kerns zu berechnen, der genau die "fehlende Masse" und die freigesetzte Energie in Beziehung setzt. Waren eine andere Konstante C ' das "speed limit", wir würden es auch in diesem Zusammenhang bekommen. Eine weitere Grenze für große Geschwindigkeiten der E = M C 2 Ist
E = P C
Täglich tausendfach in Teilchenbeschleunigern zum Verständnis von Kollisionen eingesetzt. Auch beim Beschleunigen der Teilchen spüren sie die „Geschwindigkeitsgrenze“ sehr gut. Experimentelle Teilchenphysiker würden also sehr bald bemerken, wenn C waren eine andere Konstante. Dies soll keine vollständige Liste sein, sondern ein weiterer quantitativ verbundener Effekt C sind die verlängerten Lebensdauern von Partikeln. Für eine mittlere Partikellebensdauer in Ruhe τ Wir kommen durch die Zeitdilatation, es ist Lebenszeit τ ' beim Bewegen mit einer Geschwindigkeit v :
τ ' = γ τ = τ 1 − v 2 C 2
So kann zB beobachtet werden, dass ein Teilchen wie ein Myon mit einer Lebensdauer von wenigen Mikrosekunden eine Lebensdauer von wenigen Sekunden hat.

Alle diese Effekte wurden so oft beobachtet und getestet, dass es mehr oder weniger unmöglich ist, dass eine andere Konstante als C in ihnen vorkommen würde. Es muss also verstanden werden, dass wir, wenn wir „Lichtgeschwindigkeit“ sagen, nicht die Geschwindigkeit eines Teilchens meinen, sondern diese Konstante, die im Grunde überall in der Hochenergiephysik auftaucht und Phänomene quantitativ bestimmt.

Es wäre widersprüchlich, all diese Effekte genau zu beobachten C und finden Sie ein Teilchen, das sich mit einer Geschwindigkeit bewegt C + ϵ . Damit wäre die Relativitätstheorie falsifiziert und es müsste ein anderer Rahmen gefunden werden. (wahrscheinlich ein sehr sehr hässlicher)

Danke für die Antwort Void. Wenn das neue Teilchen das Medium des Informationsaustausches ist, dann werden die 'Signale' innerhalb der absorbierenden Rahmen mit unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit (c') 'beobachtet', richtig? Würden in diesem Fall nicht alle diese Formeln gleich bleiben?
Licht wird oft nur deshalb als „das“ Medium der Signale angesehen, weil es das schnellste ist. Alles kann Träger von Signalen sein. Sie sehen zB in dieser Ableitung der Zeitdilatation, dass die Konstanz von C ist für alle Effekte unerlässlich. Aber eine der Konsequenzen solcher Überlegungen ist, dass kein massives Teilchen (wie ein Neutrino) Lichtgeschwindigkeit erreichen (oder erreichen) kann. Aber die Relativitätstheorie erlaubt es, dass massive Teilchen immer über der Lichtgeschwindigkeit liegen .
OK, also C ' wäre dann nicht in allen Bezugsrahmen konstant und größer als C , damit können wir arbeiten. Sie können jedoch zB in dieser Antwort sehen , dass die Kausalität verletzt werden könnte. Sie könnten zB eine Nachricht über die Ergebnisse der Lotterie heute Abend erhalten, bevor Sie sie anschließend an einen Komplizen senden. Physiker hassen Glücksspiel, also ist das nicht erlaubt. (Ja, und es verstößt auch gegen die Grundlagen der Wissenschaft, es sei denn, es werden einige komplizierte Modifikationen vorgenommen, um dies zu stoppen.)
Ist Licht in der speziellen Relativitätstheorie so wichtig?
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