Können wir Rotverschiebungsmessungen verwenden, um die absolute Geschwindigkeit zu bestimmen?

Eine Rot- oder Blauverschiebung entsteht, wenn sich die Lichtquelle relativ zum Detektor bewegt. In Ihrem Gedankenexperiment senden Sie Licht aus und empfangen es, also gibt es keine Rot- oder Blauverschiebung. Damit Ihre Idee funktioniert, muss Licht nicht von Ihnen, sondern vom Universum gleichmäßig in alle Richtungen ausgestrahlt werden. Eine solche Emission ist als kosmischer Mikrowellenhintergrund bekannt. Indem Sie seine Rotverschiebung in verschiedene Richtungen messen, können Sie feststellen, dass wir uns mit einer Geschwindigkeit von 368 Kilometern pro Sekunde auf den Großen Attraktor zubewegen. ( CMBR-Dipolanisotropie ).

Ein ähnliches Ergebnis erhalten Sie, wenn Sie die durchschnittliche Rotverschiebung entfernter Sterne messen.

Hypothetisch wäre es in einem geschlossenen, nicht expandierenden Universum auch möglich, Ihre Geschwindigkeit relativ zum Universum ohne CMB oder Sternenlicht zu definieren, aber indem Sie die Zeit messen, in der das Licht eine Reise um das Universum macht. Allerdings würde es sehr lange dauern.

Ihr Vorschlag ist fast genau das Michelson-Morley-Experiment , das 1887 durchgeführt wurde.

Es verglich die Lichtgeschwindigkeit in senkrechten Richtungen, um die relative Bewegung der Materie durch den stationären leuchtenden Äther ("Ätherwind") zu erfassen. Das Ergebnis war negativ.

Nein, das kannst du nicht. Wenn keine Informationen durch die Wände der Box dringen können, können Sie nur Ihre Geschwindigkeit / Position / &c in Bezug auf die Box bestimmen.

Sie können feststellen, ob sich die Kiste dreht oder beschleunigt, und wenn sie groß genug ist (oder Sie genügend gute Instrumente haben), können Sie feststellen, ob sie sich in einem Gravitationsfeld befindet.

Nein. Angenommen, Sie fahren mit konstanter Geschwindigkeit, ist Ihre Box ein Trägheitsbezugssystem. Per Definition können Sie nicht bestimmen, ob ein inertiales Bezugssystem stationär oder bewegt ist - geschweige denn die Bewegungsgeschwindigkeit.[1]

Nach meinem Verständnis tritt in den meisten Fällen eine Rotverschiebung auf, weil sich die Lichtquelle relativ zum Beobachter bewegt - Doppler-Effekt. [2]Stellen Sie sich Ihr Beispiel in Bezug auf die Dopplerverschiebung des Zughorns vor. Nehmen wir der Einfachheit halber an, der Zug fährt mit konstanter Geschwindigkeit. Sie werden die Änderung der Horntonhöhe bemerken, wenn Sie auf dem Bahnsteig stehen, während der Zug an Ihnen vorbeifährt. Der Fahrgast im Zug hingegen hört es nicht. Dies liegt daran, dass ein externer Beobachter die Schallwellen aus einem anderen Trägheitsbezugssystem hört. Der Passagier befindet sich jedoch im selben Trägheitssystem wie die Quelle der Schallwellen, die Hupe.

1. Es gibt keine absolute Geschwindigkeit im Vergleich zum Universum, wie Sie sagen. Sie können nur Geschwindigkeit relativ zu einem Objekt haben (außer in einem geschlossenen Universum gemäß dem Kommentar).

2. EM-Wellen werden rotverschoben, denn wenn sie von einer weit entfernten, sich zurückziehenden Galaxie auf uns zukommen, werden sie schließlich durch eine Region des Weltraums reisen, in der es keine Materie gibt (zwischen Galaxienhaufen), und in dieser Region des Weltraums dehnt sich der Weltraum selbst aus . Wenn sich die EM-Welle durch den expandierenden Raum bewegt, wird die Wellenlänge der Welle gedehnt und die Frequenz wird kleiner, die Welle wird rotverschoben.

3. Ihre einzige Möglichkeit wäre (da Sie Ihre Geschwindigkeit nicht im Vergleich zur Box messen möchten), Ihre Geschwindigkeit relativ zu den EM-Wellen zu vergleichen, die Sie aussenden. Aber das Problem mit EM-Wellen ist genau das, unabhängig von Ihrer eigenen Geschwindigkeit, wenn Sie EM-Wellen aussenden, scheinen sie sich immer noch mit der Geschwindigkeit c relativ zu Ihnen zu bewegen.

4. Jetzt könnten Sie versuchen, Beacons freizugeben, dann versuchen, EM-Wellen zu verwenden, um die Entfernung zwischen Beacons und die zwischen ihrer Freisetzung verstrichene Zeit zu messen, und die Länge durch die Zeit zu teilen und Ihre vergangene Geschwindigkeit zu erhalten, und davon auszugehen, dass Sie nicht beschleunigen, und so Ihre erhalten konstante Geschwindigkeit, aber das könnte nur funktionieren, wenn Sie mit kleinen Geschwindigkeiten und nicht nahe der Lichtgeschwindigkeit unterwegs wären. Natürlich würden Sie in diesem Fall Ihre Geschwindigkeit nicht relativ zum Universum messen, sondern zu den tatsächlichen Leuchtfeuern, und selbst dann könnten Sie nur die Beschleunigung und nicht die Geschwindigkeit angeben. Sie könnten die Beacons so einrichten, dass Sie 0 Beschleunigung und konstante Geschwindigkeit haben. Aber Sie würden Ihre Geschwindigkeit immer noch nicht kennen, weil es nichts gibt, um sie relativ zu messen. Und dann ist da noch der Fall über das Problem mit der Zeit. Ihre Zeit erscheint Ihnen normal. Aber relativ zu was? Sie könnten Photonenuhren verwenden.