Relativität der Gleichzeitigkeit im Eisenbahnexperiment – ​​offenbart der Doppler-Effekt nicht die Gleichzeitigkeit?

In Einsteins Gleichzeitigkeits-Gedankenexperiment mit dem "fahrenden" Zug und Blitzeinschlägen, könnte der Beobachter im Zug nicht aus der Tatsache auf die Gleichzeitigkeit der Blitzeinschläge schließen, dass der Blitzeinschlag in Fahrtrichtung Photonen von verkürzt hätte Wellenlänge und der Blitzeinschlag, von dem sich der Zug wegbewegt, Photonen mit längeren Wellenlängen haben würde?

Vielleicht noch grundlegender, warum sollte die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung aufgrund der Bewegung eines Beobachters nicht in ähnlicher Weise "blau" und "rot verschoben" sein?

Fügen Sie also jetzt einen Wind hinzu, damit sich die erwärmte Luft für den Zug nicht doppelt verschiebt: Sie ändert nichts am Timing.
Wenn der Rahmen eines sich bewegenden Lampenpaars immer "bevorzugt" ist, was passiert dann, wenn sich ein Lampenpaar relativ zu einem anderen Paar bewegt? Oder was passiert, wenn ich mich in meinem nicht bevorzugten Rahmen entscheide, ein paar Lampen einzuschalten?

Antworten (3)

Wenn Sie davon ausgehen, dass die Quellen des Blitzes in Bezug auf den Boden stationär sind, haben Sie Recht, wenn Sie sagen, dass im Zug die Wellenlängen rot/blau verschoben sind.

Nichts davon widerspricht der Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie besagt, dass Sie anhand von Experimenten, die nur im Zug stattfinden, nicht sagen können, ob Sie sich relativ zum Boden bewegen. Es bedeutet NICHT, dass Sie nicht sagen können, ob Sie sich relativ zum Boden bewegen, wenn Sie aus einem Fenster schauen.

Und dies definiert auch keinen speziellen Rahmen. Jemand kann sagen "Ich bewege mich relativ zum Boden und deshalb sehe ich eine Rot/Blau-Verschiebung", und ein anderer kann immer noch sagen "Der Boden bewegt sich relativ zu mir, und deshalb sind die Blitze rot/blau verschoben, " und beide sind gleichermaßen richtig und werden niemals eine physikalische Vorhersage machen, die der anderen Person widerspricht.

Ich dachte, dass das Zugexperiment zu dem Schluss kam, dass die beiden Streiks von einem Beobachter als gleichzeitig und von einem anderen Beobachter als nicht gleichzeitig bestimmt werden könnten. Aber in diesem Fall GIBT es einen bevorzugten Trägheitsrahmen. Dasjenige, bei dem die Spektren beider Blitze gleich sind – was ebenfalls eine chemische Realität ist.
@JosephHirsch Du sagst nur, dass es einen Rahmen gibt, in dem die Blitze stationär sind. Das ist richtig! Dieser Rahmen ist jedoch nicht BEVORZUGT. Die Gesetze der Physik werden in jedem Rahmen eingehalten. Vielleicht bevorzugen Sie den Rahmen, in dem die Blitze stationär sind, vielleicht bevorzugen Sie den Rahmen, in dem Sie stationär sind, vielleicht bevorzugen Sie einen ganz anderen Rahmen. Und wieder ist es kein Wunder, dass Sie den Rahmen herausfinden können, in dem die Blitze stationär sind, vorausgesetzt, Sie beobachten den Blitz! Sie können auch den Rahmen finden, in dem ein Auto steht, indem Sie sich das Auto ansehen!

Unter der Annahme, dass die Blitze Photonen der gleichen Wellenlänge aussenden, haben Sie recht.

Beim Gedankenexperiment geht es aber nicht darum, ob es möglich ist festzustellen, ob Ereignisse gleichzeitig in einem anderen Bezugsrahmen stattfinden. Das Gedankenexperiment zeigt, dass unterschiedliche Bezugsrahmen unterschiedliche Vorstellungen von Gleichzeitigkeit haben.

Die Doppler-Verschiebung ändert nichts am „Gedankenexperiment“ des Zuges, da die Bestimmung nur von der Lichtgeschwindigkeit abhängt. Die Doppler-Verschiebung ändert sowohl die Wellenlänge als auch die Frequenz, so dass die Geschwindigkeit unverändert bleibt und somit das Gedankenexperiment unverändert bleibt.

In Bezug auf Ihre zweite Frage ist die Mikrowellenhintergrundstrahlung blau und rot verschoben. Sie wird als Dipolanisotropie bezeichnet und ermöglicht es uns, unsere Geschwindigkeit in Bezug auf „mitbewegte“ kosmologische Koordinaten zu bestimmen.

Führt die Dipolanisotropie zu einem Beschleunigungswiderstand in Richtung der Relativbewegung?
@JosephHirsch Nein, tut es nicht. Sie können die Richtung Ihrer Bewegung relativ zum CMB-Rahmen nicht fühlen, wenn Sie versuchen, in verschiedene Richtungen zu beschleunigen. Sie können die Anisotropie des CMB nur bestimmen, indem Sie es betrachten (mit einem Instrument, das diese Mikrowellenfrequenzen erkennen kann).
Warum üben die stärker blauverschobenen Photonen keinen größeren Druck aus als die stärker rotverschobenen?
Gut genug, aber der Differenzdruck der Strahlung ist klein, also ist seine Wirkung auf die Bewegung von Körpern auch klein.
@PM2Ring Wenn sich Ihre Bewegung ändert, insbesondere Ihre Geschwindigkeit, wird die Hintergrundstrahlung in Ihrem "Gesicht" blau verschoben, während die Hintergrundstrahlung in Ihrem "Schwanz" rot verschoben wird. Jetzt hast du ein Ungleichgewicht relativ zu deinem Ausgangszustand, das immer größer wird, je schneller du dich bewegst. Tatsächlich könnte es einige Trägheitsrahmen relativ zur Hintergrundstrahlung geben, wo die Strahlung ein undurchdringliches Energieniveau erreichen würde.
@PM2Ring Worauf ich hinaus will, ist, dass es sich um einen Mechanismus handeln könnte, bei dem die Masse mit der Geschwindigkeit zunimmt, oder bei Trägheit im Allgemeinen, aber es scheint, dass sich die Hintergrundstrahlung beim Beschleunigen auf andere Weise ändern müsste, um dies zu kompensieren Dopplerverschiebung.
@JosephHirsch Die intrinsische Masse nimmt nicht mit der Geschwindigkeit zu. Relativistische Masse tut es, aber moderne Behandlungen der speziellen Relativitätstheorie vermeiden relativistische Masse, weil sie verwirrend ist und irreführend sein kann. Alle Berechnungen, die dies betreffen, können stattdessen mit relativistischem Impuls und / oder kinetischer Energie durchgeführt werden, mit weitaus geringerer Wahrscheinlichkeit fehlerhafter Schlussfolgerungen. Aber wie auch immer, die relativistische Massenzunahme geschieht in einem perfekten Vakuum, es braucht nicht so etwas wie das CMB, um es zu erklären.
@Joseph Ja, wenn Sie mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit reisen , wird das CMB gefährlich: Es wird zu harter Gammastrahlung blauverschoben. Und natürlich sind bei solchen Geschwindigkeiten auch das Gas und der Staub im interstellaren Medium eine Gefahr. Natürlich geht die Entwicklung von Raumsonden, die sich so schnell fortbewegen können, weit über unsere derzeitige Technologie hinaus (und sie benötigen wahnsinnig viel Energie). Wechselwirkungen mit dem CMB sind jedoch in der Astrophysik von Bedeutung, da sie der Energie von Teilchen der kosmischen Strahlung und Gammaphotonen, die wir nachweisen können, eine Obergrenze setzen.
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