Twin Paradox: Warum misst der reisende Zwilling auf der Erde keine lichtschnelleren Photonen?

Während sie beschleunigt werden und die Erde im Schnellvorlauf zu sein scheint (FALLS sie im Schnellvorlauf zu sein scheint), warum beobachten sie nicht schneller als Lichtphotonen, die in Unterwasserkabeln über den Atlantik rasen?

Der Beobachter auf dem Schiff würde sehen, dass Photonen im Kabel:

• Bewegen Sie sich relativ zum Kabel und anderen Beobachtern auf der Erde mit genau Lichtgeschwindigkeit
• Bewegen sich viel schneller als die Lichtgeschwindigkeit in einem Referenzrahmen, in dem das Schiff ruht

Dies sollte nicht überraschen. Die durch die Schiffsbeschleunigung verursachte Bildverschiebung wirkt sich nicht nur auf die Photonen aus, sondern auch auf die Kabel, die Bewohner und alle anderen Objekte auf der Erde. Die Photonen scheinen also nicht die lokale Höchstgeschwindigkeit von zu verletzen$c$

Auch hier werfe ich meinen Groschen rein. Bei der Betrachtung des "schnellen Vorlaufs" ist es wichtig zu bedenken, dass die Ebene der Gleichzeitigkeit ein theoretisches Konstrukt ist, das Ihnen im Grunde sagt, dass Sie in Betracht ziehen sollten, gleichzeitig mit Ihnen zu sein, damit das Licht zur richtigen Zeit ankommt.

Als solches hat das Wechseln der Ebenen der Gleichzeitigkeit keine Auswirkung auf andere Punkte in der Raumzeit außer eurem eigenen.

Was Sie vielmehr im Auge behalten müssen, ist die Geschwindigkeit, mit der Photonen von der Erde den reisenden Zwilling erreichen.

Im Bild unten habe ich sowohl die Ebenen der Gleichzeitigkeit gezeichnet als auch die Lichtstrahlen, die von der Erde ausgehen und schließlich den reisenden Zwilling erreichen.

Beachten Sie, dass das, was der reisende Zwilling sieht, wenn er sich umdreht, Licht ist, das von der Erde aus der Vergangenheit kommt. (Der rote Pfeil) Erst wenn er sich umdreht und zur Erde zurückkehrt, trifft er auf alles Licht von der Erde und sieht so die Uhren auf der Erde schnell vorlaufen. Beachten Sie, dass dies ein einfacher geometrischer Effekt ist. Nichts auf der Erde bewegt sich mit Superlichtgeschwindigkeit, nur das Bild dessen, was auf der Erde passiert, bewegt sich schnell.

Umgekehrt erreicht das Licht, das vom Zwilling an der Umkehrung ausgestrahlt wird, die Erde am roten Pfeil (rechtes Bild). Beachten Sie, dass das Licht sowohl vor als auch nach der Richtungsumkehr mit dem gleichen Intervall gesendet wird. Als Folge davon wird man feststellen, dass die Uhr viel langsamer läuft, wenn der Zwilling weggeht, und der schnelle Vorlauf, wenn der Zwilling zurückgeht.

Als Nebeneffekt sind die genauen Details, wie die Geschwindigkeitsänderung passiert, nicht sehr wichtig. Da das meiste Licht den Zwilling erreicht, während er zurück zur Erde reist.

Betrachten Sie der Vollständigkeit halber die "nicht-relativistische" Version, bei der sich die Gleichzeitigkeitsebenen nicht ändern (aber Licht bewegt sich immer noch mit der Geschwindigkeit $c

Sie werden feststellen, dass der Zwilling auch in diesem Fall erleben wird, wie die Uhren auf der Erde langsamer werden, wenn er sich wegbewegt, und dann schneller werden, wenn er umkehrt und zurückgeht.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, dass im relativistischen Fall die Eigenzeit, die für den reisenden Zwilling vergangen ist, kürzer ist (dies ist die Auflösung des Zwillingsparadoxons).

Stehen Sie mitten in den Vereinigten Staaten und schauen Sie nach Norden. Kanada liegt 1000 Meilen vor Ihnen. Drehen Sie sich jetzt um und schauen Sie nach Westen. Es dauert einen winzigen Bruchteil eines Augenblicks, um dies zu tun, und nach diesem Bruchteil eines Augenblicks liegt Kanada 1000 Meilen zu Ihrer Rechten.

Wollen Sie schlussfolgern, dass Kanada sich in einem Bruchteil eines Augenblicks und damit mit enormer Geschwindigkeit über eine große Distanz bewegt hat?

1918 teilte Einstein der Welt mit, dass während der Drehbeschleunigung ein HOMOGENES Gravitationsfeld auftritt:

http://sciliterature.50webs.com/Dialog.htm Albert Einstein 1918: „Es entsteht ein homogenes Gravitationsfeld, das auf die positive x-Achse gerichtet ist. Die Uhr U1 wird in Richtung der positiven x-Achse beschleunigt, bis sie hat die Geschwindigkeit v erreicht, dann verschwindet das Gravitationsfeld wieder.Eine äußere Kraft, die in negativer Richtung der x-Achse auf U2 einwirkt, verhindert, dass U2 durch das Gravitationsfeld in Bewegung versetzt wird.[...] Nach der allgemeinen Theorie Der Relativitätstheorie zufolge geht eine Uhr umso schneller, je höher das Gravitationspotential des Ortes ist, an dem sie sich befindet, und während des Teilprozesses 3 befindet sich U2 zufällig auf einem höheren Gravitationspotential als U1. Die Berechnung zeigt, dass dieses Voraneilen genau das Doppelte ausmacht ebenso wie der Rückstand bei den Teilprozessen 2 und 4."

Dieses HOMOGENE Gravitationsfeld ist entscheidend – ohne es wird das Zwillingsparadoxon ad absurdum geführt. Das Problem ist, dass das HOMOGENE Gravitationsfeld selbst eine Absurdität ist – Einsteinianer wissen das und diskutieren nie darüber. Manchmal wird das Gravitationsfeld HOMOGEN auch euphemistisch genannt - hier zB als "enough strangeness":

http://www.people.fas.harvard.edu/~djmorin/chap11.pdf David Morin, Einführung in die klassische Mechanik mit Problemen und Lösungen, Kapitel 11, p. 14: "Zwilling A bleibt auf der Erde, während Zwilling B schnell zu einem fernen Stern und zurück fliegt. [...] Während der gesamten Hin- und Rückreise beobachtet B zwar, dass die Uhr von A langsam läuft, aber es tritt genug Seltsamkeit auf während der Turnaround-Periode, um A am Ende älter zu machen."

Beschleunigungszwilling sieht Dinge so (er denkt so):

In diesem Moment ist auf der Erde das Jahr 2017 und Photonen überqueren sehr schnell den Atlantik, während ich hier auf das Licht schaue, das die Erde vor 10 Jahren verlassen hat, als es auf der Erde das Jahr 2000 war. Photonen überquerten den Atlantik damals nicht sehr schnell, deshalb sehe ich keine Photonen, die den Atlantik sehr schnell überqueren. Photonen überqueren jetzt sehr schnell den Atlantik, aber ich sehe es nicht.

Nach 10 Jahren werde ich die Erde sehen, die im Schnelldurchlauf war. Ich werde es in Zeitlupe sehen, weil die Ereignisse in einem sich schnell bewegenden Strom von Photonen aufgezeichnet wurden und diese Photonen sich mit normaler Geschwindigkeit bewegen werden, wenn sie mich erreichen, weil ich wahrscheinlich nicht mehr beschleunigen werde, und weil ich schnell vorspule gilt nur für entfernte Objekte. Wenn Sie die sich schnell vorwärts bewegende Erde in Zeitlupe sehen, wird alles dazu führen, dass alles mit normaler Geschwindigkeit passiert.