Warum bedeutet das Gedankenexperiment eines Photonenabprallens eines Spiegels irgendetwas für andere Objekte?

Okay, ich lese gerade ein Buch, „The Elegant Universe“ von Brian Greene, in dem es um Bewegung und ihre Auswirkung auf die Zeit geht.

Greene weist darauf hin, dass sich die Zeit mit der Bewegung ändert, indem er sagt, dass, wenn Sie zwei Spiegel haben und ein Photon von ihnen abprallen, es während einer Sekunde sehr, sehr oft von ihnen abprallen wird. Wenn sich die Spiegel jedoch bewegen, müssen Sie das Photon in einem Winkel schießen, damit es die Spiegel treffen und nicht verfehlen und davonfliegen kann. Da Sie diagonal schießen, braucht das Photon mehr Zeit, um jeden Spiegel zu treffen. Es heißt also im Grunde, dass sich die Zeit ändert, je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt.

Warum? Warum gilt das für alle Materie? Wie beweist das Herumspringen eines Photons irgendetwas?

Was das Photon und die Spiegel tun, hat keine Wirkung auf andere Objekte, die nicht mit den Spiegeln verbunden sind. Wenn Sie außerdem abschätzen möchten, ob es Auswirkungen gibt, zB auf andere Aktivitäten, die im Haus stattfinden, dann sollten Sie die Bewegung des Photons und der Spiegel im Koordinatensystem des Hauses beurteilen.

Antworten (2)

Dies ist ein Effekt, der als Zeitdilatation bekannt ist . In diesem Beitrag nehme ich Material aus dem ausgezeichneten Buch Einstein Gravity in a Nutshell von A. Zee.

Abbildung 1 wird die Grundlage für die Argumentation sein.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wir lassen ein Photon herumspringen, um eine Uhr zu erschaffen . Es wird postuliert, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Frames gleich ist. Im Ruhesystem ist die Zeit, die das Licht für eine Hin- und Rückfahrt benötigt

Δ T = 2 L C
Im bewegten Koordinatensystem haben wir eine (relative) Geschwindigkeit u . Mit ein wenig Geometrie finden wir das
C Δ T ' = 2 ( 1 2 u Δ T ' ) 2 + L 2
Sie können dies leicht lösen, um es zu erhalten
Δ T ' = γ Δ T , γ = ( 1 − u 2 / C 2 ) − 1 / 2
Das ist die Grundgleichung für die Zeitdilatation.

Sie müssen das Photon in Ihrem Beispiel nicht schräg schießen, das ergibt sich aus dem Relativitätsprinzip. Das Photon scheint sich diagonal zu einem äußeren Beobachter (einem relativ zu den sich bewegenden Spiegeln ruhenden Beobachter) zu bewegen. Wenn Sie sich mit den Spiegeln bewegen, scheint sich das Photon immer noch senkrecht zu den Spiegeln zu bewegen.

Sie können sich auch vorstellen, während einer Zugfahrt einen Ball in die Luft zu werfen. Aus Ihrer Perspektive (im Zug) wird der Ball direkt nach oben gehen und wieder herunterkommen. Ein Beobachter, der still neben den Schienen steht, wird jedoch beobachten, wie sich die Kugel in einer Parabel bewegt.

Was das Beispiel in dem Buch zu vermitteln versucht, ist, dass das Vergehen der Zeit vom Bezugsrahmen abhängt. Bewegte Uhren scheinen sich zu verlangsamen, wenn sie von einer Position aus gesehen werden, die relativ zum sich bewegenden System ruht (und nach dem Relativitätsprinzip können Sie diese Position umkehren und behaupten, dass die sich bewegende Uhr ruht und alles andere sich bewegt).

Können Sie Ihre Aussage erklären "Wenn Sie sich mit den Spiegeln bewegen, scheint sich das Photon immer noch senkrecht zu den Spiegeln zu bewegen.". Ich habe eine neue Frage dazu auf physical.stackexchange.com/questions/735222/… gestellt.
Warum bedeutet das Gedankenexperiment eines Photonenabprallens eines Spiegels irgendetwas für andere Objekte?
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