Was ist die Lichtgeschwindigkeit relativ zu (im Weltraum)?

Für jeden Beobachter zwischen 'A' und 'B', wo die Lichtwelle vorbeigeht, geht sie mit Lichtgeschwindigkeit vorbei . Hinzufügen einer Geschwindigkeit$v$unter der Lichtgeschwindigkeit$c$zur Lichtgeschwindigkeit ergibt vereinfacht die Lichtgeschwindigkeit$c+v=c$, bei dem die '$+$' bedeutet relativistische Addition von Geschwindigkeiten , nicht die '$+$' der Arithmetik.

Je nach Relativgeschwindigkeit zweier Beobachter am (fast) gleichen Punkt beobachten sie unterschiedliche Dopplerverschiebungen des Lichts, genauer gesagt spektrale Eigenschaften des Lichts. Durch Analyse des Lichtspektrums kann der Beobachter die Doppler-Verschiebung, also die Relativgeschwindigkeit, zu dem Objekt bestimmen, das die Emissions- oder Absorptionslinie im Spektrum verursacht hat.

Das Licht wird schließlich Galaxie B erreichen, obwohl sich der Raum zwischen ihnen ausdehnt. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass es der Raum ist, der sich ausdehnt, nicht Galaxie B, die sich von Galaxie A wegbewegt. Stellen Sie sich vor, Sie setzen zwei Punkte auf einen Ballon und blasen ihn auf. Es ist das Gummi zwischen den Punkten, das sich dehnt, nicht ein Punkt bewegt sich über die Oberfläche des Ballons weg vom anderen Punkt.

Stellen Sie sich ein Lichtphoton vor, das Galaxie A verlässt. Nach einer gewissen Zeit wird es eine gewisse Strecke in Richtung Galaxie B zurückgelegt haben. Sagen wir, es hat 1 % der Strecke zurückgelegt, also hat es noch 99 % vor sich. Der Raum dehnt sich vor und hinter dem Photon gleichmäßig aus, selbst wenn es aufhören würde, sich zu bewegen, würde es bei 1% der Gesamtentfernung bleiben. Aber es hört nicht auf, es kommt näher. Irgendwann wird es die Hälfte erreichen und der Raum dehnt sich wieder sowohl hinter als auch vor dem Photon aus. Jetzt ist zwischen dem Photon und der Galaxie A genauso viel Platz wie zwischen dem Photon und der Galaxie B. Egal wie stark es sich ausdehnt, das Photon ist immer noch in der Mitte. Schließlich gelangt das Photon bis zur Galaxie B.

Egal wie schnell sich das Universum ausdehnt und wie langsam sich das Photon bewegt, es wird schließlich Galaxie B erreichen, obwohl es sehr, sehr lange dauern kann.

Wenn sich der Raum, in dem sich das Photon befindet, ausdehnt, ändert sich die Wellenlänge des Photons langsam. Das ist Rotverschiebung.

Nun zum Problem mit dieser Antwort. Ich glaube, diese Antwort ist nur gültig, wenn die Expansionsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Photons konstant sind, aber die Expansion des Universums sich zu beschleunigen scheint.

Stellen Sie sich zwei entfernte Galaxien vor, die sich aufgrund der Ausdehnung des Weltraums "auseinander bewegen". Ein Lichtphoton verlässt Galaxie A in Richtung Galaxie B. Der Raum zwischen Galaxie B und Galaxie A dehnt sich aus. Dazu gehört der Raum zwischen Galaxie B und dem Photon.

Licht braucht etwa eine Nanosekunde, um 1 Fuß zurückzulegen. Wenn sich der Raum zwischen Galaxie B und dem Photon mit einer Rate von mehr als 1 Fuß pro Nanosekunde ausdehnt, wird der Abstand zwischen Galaxie B und dem Photon immer größer, sodass das Photon niemals Galaxie B erreicht.

So wie ich es verstehe, ist die Lichtgeschwindigkeit konstant. Die Geschwindigkeit ist nicht relativ zum Ursprung des Lichts oder zu einem Beobachter an einem beliebigen Ort. Sie wird relativ zum Licht selbst gemessen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet sich das Licht an einem Ort, und eine bestimmte Zeit später hat es sich um eine durch die Lichtgeschwindigkeit vorgegebene Entfernung bewegt.

• Sie befinden sich in einem Raumschiff, das sehr schnell geradeaus fährt, sagen wir (willkürlich) mit 25.000 Stundenkilometern. Die besondere Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs oder sogar, dass es sich sehr schnell bewegt, ist irrelevant und wird nur als Beispiel erwähnt.
• Sie passieren ein anderes Raumschiff, das geradeaus fährt, genau in die entgegengesetzte Richtung wie Ihr Raumschiff, das ebenfalls mit 25.000 Stundenkilometern fliegt.
• Die 2 Raumschiffe reisen parallel zueinander.
• In dem Moment, in dem Sie das andere Raumfahrzeug passieren, projizieren Sie ein Licht aus der Vorderseite Ihres Raumfahrzeugs.
• Im selben Moment wird ein Licht aus dem Heck des anderen Raumfahrzeugs projiziert.
• Das Licht beider Raumfahrzeuge bewegt sich parallel zueinander in die gleiche Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit ("Lichtgeschwindigkeit").
• Das Licht beider Raumfahrzeuge erreicht gleichzeitig ein entferntes Objekt.

Zur Beantwortung Ihrer Frage:

Die Lichtgeschwindigkeit ist relativ zur Metrik des Raums selbst.

Das heißt, wenn Sie sich vorstellen, dass es ein Netzwerk von Regeln und Uhren gibt, die in Ruhe zueinander im Raum schweben, ist die Lichtgeschwindigkeit relativ zu dieser Gruppe von Regeln und Uhren, wenn die Gruppe träge ist.

Der Punkt im Weltraum, an dem sich die Galaxien außer Sichtweite voneinander bewegen, ist nichts Besonderes. Dies ist genau der Punkt, an dem sich ihre jeweiligen Hubble-Sphären (die Sphäre, bei der die Expansionsgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit für den gegebenen Beobachter ist) überlappen. Zwischen den Hubble-Sphären von A und B ist die Lichtgeschwindigkeit aus der Perspektive eines Beobachters immer noch c