Postulate der Speziellen Relativitätstheorie

Das ist ein sehr guter Gedanke, und Sie erkennen, warum Einstein das Bedürfnis nach GR verspürte, nachdem er SR gegründet hatte.

Sie fragen: "Spricht das zweite Postulat von der Invarianz der Lichtgeschwindigkeit in allen Frames oder nur in einem Trägheitsrahmen?"

Das zweite Postulat sagt:

Licht breitet sich, gemessen in einem beliebigen Inertialbezugssystem, im leeren Raum immer mit einer bestimmten Geschwindigkeit c aus, die unabhängig vom Bewegungszustand des emittierenden Körpers ist. Oder: Die Lichtgeschwindigkeit im freien Raum hat in allen Inertialbezugssystemen den gleichen Wert c.

Die Antwort auf Ihre Frage lautet, dass es sich um Trägheitsreferenzrahmen handelt.

Ein Trägheitsreferenzrahmen in der klassischen Physik und der speziellen Relativitätstheorie ist ein Referenzrahmen, in dem ein Körper mit einer darauf einwirkenden Nettokraft von Null nicht beschleunigt; Das heißt, ein solcher Körper ruht oder bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie.

Die Definition des Trägheitsbezugssystems ist hier von Bedeutung, da SR normalerweise über Trägheitsbezugssystem spricht und die beste Art ist, Dinge in einem nicht beschleunigenden Bezugssystem zu beschreiben, oder wenn die Auswirkungen des Gravitationsfelds nicht dominant sind.

Nun ein wenig darüber, warum nicht-träge Referenzrahmen wichtig sind und warum es gut ist, etwas über GR zu lernen:

Nun wäre es für Sie sehr nützlich, etwas über die Shapiro-Verzögerung zu erfahren. Es ist eine sehr gute Möglichkeit, die GR-Zeitdilatation und die unterschiedliche Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Gravitationsfeldern zu lernen.

Nun ist laut GR die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c, wenn sie lokal gemessen wird.

Wenn Sie jedoch die Lichtgeschwindigkeit messen möchten, die sich auf die Erde zubewegt und in der Nähe der Sonne vorbeigeht, würden Sie feststellen, dass die Lichtgeschwindigkeit in der Nähe der Sonne von der Erde aus gemessen kleiner als c ist. Der Grund dafür ist, dass Sie in diesem Fall von nicht-trägen Referenzrahmen sprechen, weil sich Licht in einem anderen Gravitationsfeld in der Nähe der Sonne befindet als der Beobachter, Sie. Sie befinden sich im Gravitationsfeld der Erde, und die Stärke ihrer Schwerkraft unterscheidet sich von der der Sonne.

Dies sind nicht-träge Bezugsrahmen. Das Problem mit Gravitationsfeldern ist, dass sie (wenn sich ein Objekt in ihnen befindet) nicht-inertiale Referenzrahmen sind.

Die Allgemeine Relativitätstheorie basiert auf dem Äquivalenzprinzip: Es gibt kein Experiment, das Beobachter durchführen können, um zu unterscheiden, ob eine Beschleunigung aufgrund einer Gravitationskraft entsteht oder weil ihr Bezugssystem beschleunigt wird.

Nun zurück zu deiner Frage:

In diesem Fall lautet die Antwort auf Ihre Frage also, dass SR eine sehr gute Möglichkeit ist, mit Trägheitsreferenzrahmen oder nicht beschleunigenden Referenzrahmen oder Objekten zu arbeiten, die sich nicht in Gravitationsfeldern befinden, oder wenn die Auswirkungen der Gravitationsfelder dies nicht sind wichtig.

Nun zu deiner Frage:

"" Physikalische Gesetze sind in allen Inertialsystemen gleich." "

Dies ist die Definition des ersten Postulats und strenger als die, die Sie zuvor gepostet haben.

Sie sagen: "Weil der erste (aus axiomatischer Sicht) "stärker" sein wird als der zweite, weil der erste auch von einem nicht-inertialen Rahmen spricht.

Jetzt spricht der erste, den Sie gepostet haben, nicht über nicht-inertiale Referenzrahmen. es besagt, dass ein Frame "K' ist, das sich in gleichförmiger Translation relativ zu K bewegt".

Dies bedeutet, dass es sich tatsächlich um inertiale Referenzsysteme handelt. Keine von ihnen beschleunigt relativ zur anderen. Daher werden beide Definitionen für SR verwendet.

Laut Wikipedia:

Alle Trägheitssysteme befinden sich in einem Zustand konstanter, geradliniger Bewegung zueinander; Ein Beschleunigungsmesser, der sich mit einem von ihnen bewegt, würde eine Nullbeschleunigung erkennen.

Bei der Definition von Trägheitsrahmen geht es also nicht nur um Beschleunigung, sie muss auch geradlinig sein. Die Definition der geradlinigen Bewegung lautet:

Geradlinige Bewegung ist ein anderer Name für geradlinige Bewegung. Diese Bewegungsart beschreibt die Bewegung eines Teilchens oder eines Körpers. Ein Körper erfährt eine geradlinige Bewegung, wenn zwei beliebige Teilchen des Körpers die gleiche Strecke entlang zweier paralleler gerader Linien zurücklegen.

Sie sehen also, dass die Definition mit Trägheitsrahmen die Bewegung der beiden Objekte (oder der beiden Rahmen) so definiert, dass keines von ihnen relativ zum anderen beschleunigt und sie relativ zueinander eine geradlinige Bewegung haben.

In Ihrer anderen Definition heißt es jetzt "sich relativ in einheitlicher Übersetzung bewegen".

Dies ist genau die Definition für Trägheitsrahmen in der Newtonschen Gravitation:

Absoluter Raum Hauptartikel: Absoluter Raum und Zeit Newton postulierte einen absoluten Raum, der als gut angenähert durch einen Bezugsrahmen betrachtet wurde, der relativ zu den Fixsternen stationär ist. Ein Inertialsystem war dann eines in gleichförmiger Translation relativ zum absoluten Raum. Einige Wissenschaftler (von Mach[24] als „Relativisten“ bezeichnet) waren jedoch sogar zur Zeit Newtons der Ansicht, dass der absolute Raum ein Mangel der Formulierung sei und ersetzt werden sollte. Tatsächlich wurde der Ausdruck Trägheitsbezugssystem (deutsch: Inertialsystem) 1885 von Ludwig Lange geprägt, um Newtons Definitionen von „absolutem Raum und absoluter Zeit“ durch eine operativere Definition zu ersetzen.[25][26] Wie von Iro übersetzt, schlug Lange die folgende Definition vor:

Zu Newtons Zeiten wurden die Fixsterne als Bezugssystem herangezogen, das angeblich relativ zum absoluten Raum ruhte. In Referenzsystemen, die entweder in Bezug auf die Fixsterne ruhten oder relativ zu diesen Sternen in gleichförmiger Translation waren, sollten die Newtonschen Bewegungsgesetze gelten. In Bezug auf die Fixsterne beschleunigende Koordinatensysteme, ein wichtiger Fall sind die relativ zu den Fixsternen rotierenden Koordinatensysteme, galten dagegen die Bewegungsgesetze nicht in ihrer einfachsten Form, sondern mussten durch die Addition von fiktiven Kräften ergänzt werden, z B. die Corioliskraft und die Zentrifugalkraft.

Die Hauptsache hier zu verstehen ist Einfachheit. Diese Einfachheit zeigt, dass Trägheitsrahmen eine eigenständige Physik haben, ohne dass externe Ursachen erforderlich sind.

Nichtträgheitsrahmen haben äußere Ursachen. Dieses Prinzip der Einfachheit lässt sich auch für Newton und SR anwenden.

Grundsätzlich ist die erste Definition, bei der "Bewegung in gleichförmiger Übersetzung relativ zu" verwendet wird, dieselbe strenge wie bei der Verwendung von Trägheitsrahmen.

Ich glaube, Einsteins ursprüngliche (1905) Version des ersten Postulats (Prinzip der Relativität) war:

„Die Gesetze, nach denen sich die Zustände physikalischer Systeme ändern, werden nicht berührt, ob diese Zustandsänderungen auf das eine oder das andere von zwei Koordinatensystemen in gleichförmiger Translationsbewegung bezogen werden“

Dies ist das Äquivalent Ihrer zweiten Formulierung.

Ich glaube, Ihre erste Formulierung ist eine, in der Einstein das erste Prinzip anhand eines Beispiels von zwei Referenzrahmen K und K ' ausführt, die sich in gleichförmiger Translationsbewegung zueinander befinden. Dies definiert praktisch die Bezugsrahmen K und K' als Trägheitsbezugsrahmen.

Welche Formulierung ist also strenger? Oder welche Formulierung ist richtig?

Sie haben beide Recht, weil sie ziemlich gleich sind. Ein Trägheitsbezugssystem ist

ein Bezugsrahmen, der keiner Beschleunigung unterliegt

_{(Quelle: Wikipedia )}

Dies ist für jeden Bezugssystem mit konstanter Geschwindigkeit der Fall, was auch in Ihrer ersten Formulierung zum Ausdruck kommt (obwohl Ihre eleganter und präziser ist).
Ich würde also sagen, dass beide Formulierungen richtig sind, während die erste besser ist, weil sie jeden Begriff definiert (im Vergleich zum zweiten Ausdruck, bei dem es dem Leser überlassen bleibt, herauszufinden, was ein Trägheitsbezugssystem ist).

Spricht das zweite Postulat von der Invarianz der Lichtgeschwindigkeit in allen Frames oder nur in einem Trägheitsrahmen?

Das zweite Postulat lautet (wieder aus dem oben verlinkten Wikipedia-Artikel):

die Lichtgeschwindigkeit im freien Raum hat den gleichen Wert$c$ in allen Inertialbezugssystemen

So$c$ist nur für Trägheitsbezugsrahmen konstant. Vielleicht gefällt Ihnen die Lektüre Variiert die Lichtgeschwindigkeit in nicht-inertialen Koordinatensystemen? (kurze Antwort, die Lichtgeschwindigkeit kann in nicht-inertialen Bezugsrahmen einen anderen Wert haben).

Wenn es sich um einen Trägheitsrahmen handelt, welche Definition legt SR für den Trägheitsbezugsrahmen fest, ist es eine, die ich zuvor festgelegt habe?

Ja, es ist das gleiche, das Sie geteilt haben oder das ich oben verlinkt habe.