Was wäre, wenn ein Raumschiff mit halber Lichtgeschwindigkeit seine Scheinwerfer in beide Richtungen einschalten würde?

Wenn das Raumschiff, das mit c/2 fliegt, nur seine nach vorne gerichteten Scheinwerfer einschalten würde, würden wir nach einer Sekunde (relativ zu uns, den stationären externen Beobachtern) sehen, dass sich das Schiff um eine halbe Lichtsekunde bewegt hat, während das erste Photon eine volle Lichtsekunde vom Scheinwerfer abgegeben werden. Relativ zur Besatzung wäre das Photon jedoch nur eine halbe Lichtsekunde gereist. Daher springt Special Relativity ein, um zu erklären, dass die Besatzung seit dem Einschalten der Scheinwerfer nur eine halbe Sekunde Zeit erlebt hätte. Dies bedeutet, dass das Photon erst nach Ablauf einer weiteren Sekunde (für uns) eine Lichtsekunde relativ zum Schiff zurückgelegt hat und die Besatzung eine Sekunde der verstrichenen Zeit messen würde. Für jede Sekunde, die für die Crew vergeht, sind also zwei für uns vergangen. Hier bricht das für mich auseinander:

Was ist, wenn die Besatzung ihre Scheinwerfer entgegen der Fahrtrichtung des Schiffes einschalten soll? Ich stelle mir vor, dass passieren würde, da die Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist, dass das erste Photon, das von der Rückseite des Schiffes kommt, nach einer Sekunde (für uns) eine Lichtsekunde "rückwärts" gereist ist das Schiff eine halbe Lichtsekunde vorwärts, so dass der Gesamtabstand zwischen ihnen 1,5 Lichtsekunden beträgt. Das Problem ist, dass die Besatzung während unserer einen Sekunde, wie oben erläutert, nur eine halbe Sekunde der verstrichenen Zeit gemessen hat. Wenn sie jedoch zurückblicken, werden sie sehen, wie diese Photonen in dieser halben Sekunde 1,5 Lichtsekunden gereist sind! Dies würde bedeuten, dass die Besatzung nach einer Sekunde sehen wird, dass das Photon 3 Lichtsekunden gereist ist.

Wenn meine Frage nicht verständlich ist, kann ich eine Skizze einwerfen.

"Special Relativity springt ein, um zu erklären, dass die Besatzung seit dem Einschalten der Scheinwerfer nur eine halbe Sekunde Zeit erlebt hätte" - Das ist falsch. Für v C = 1 2 , ist der Lorentzfaktor 1 1 − ( 1 / 2 ) 2 = 2 3 . Wir würden sehen, dass die Zeit auf dem Schiff einen Faktor von 100 % beträgt 2 3 langsamer und wir würden sehen, dass sich die Schiffslänge um einen Faktor von verkürzt 2 3 . Die Besatzung auf dem Schiff würde sehen, wie die Zeit im Rest des Universums langsamer abläuft, und würde Längen im Rest des Universums um denselben Faktor zusammenziehen sehen.
Mögliche Duplikate: physical.stackexchange.com/q/79331/2451 und Links darin.
Zeitdilatation und Längenkontraktion sind nicht der richtige Rahmen, um dies zu verstehen: Die Relativität der Gleichzeitigkeit ist der richtige Rahmen. Und diese Anordnung ist der von Einsteins Zug- und Bahnsteig-Gedanken-Experimenten sehr ähnlich.

Antworten (1)

Wenn Sie die richtige Skizze eingefügt hätten, hätten Sie die Antwort einfach ablesen können:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Laut dem Erdbeobachter gibt es jede Lichtsekunde stationäre Meilensteine. Die Erde ist am Meilenstein − 1 , und das Schiff ist am Meilenstein 0 wenn es seine Lichtstrahlen vorwärts und rückwärts aussendet (A). Zum Zeitpunkt 1 , der Rückwärtsstrahl erreicht die Erde (B), das Schiff erreicht den Meilenstein 1 / 2 (C), und der vordere Lichtstrahl erreicht den Meilenstein 1 (D).

Dem Schiffsbeobachter zufolge sind dieselben Meilensteine ​​0,866 Lichtsekunden voneinander entfernt und bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit "rückwärts" (dh dorthin, wo sich die Erde gerade befindet). 1 / 2 . Wenn ich die Lichtstrahlen loslasse (A), Meilenstein 1 ist 0,866 Lichtsekunden entfernt und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit auf mich zu 1 / 2 , während der vordere Lichtstrahl mit Geschwindigkeit darauf zufährt 1 . Sie treffen sich (D) zur Zeit .577 und Lage .577 . Zwischenzeitlich Meilenstein 1 / 2 hat sich mit hoher Geschwindigkeit auf mich zubewegt 1 / 2 , und es holt mich irgendwann ein .866 (C). Endlich hat sich die Erde mit hoher Geschwindigkeit von mir entfernt 1 / 2 während der rückwärtige Lichtstrahl es mit Geschwindigkeit gejagt hat 1 ; der Lichtstrahl holt ihn (B) zeitweise ein 1.73 und Lage − 1.73 .

Sie haben Richtlinien für die Konstante festgelegt X , konstant T und konstant T ' , aber nicht für konstant X ' (noch zeigen Sie die X ' Achse). Ich bin mir nicht sicher, ob es helfen würde (es besteht die Gefahr, dass Anfänger überfordert werden, aber die gesamte Vorstellung von Minkowski-Diagrammen neigt dazu, dies in erster Linie zu tun.
@dmckee: Aber ich habe das ausgestellt X ' Achse! Es ist beschriftet T = 0 , in Blau. (Ich habe Blau anstelle von "Prime" verwendet). (Übrigens habe ich auch eine Linie für Konstante angezeigt X ' , wenn auch zugegebenermaßen nicht mehrere --- Ich sehe immer noch nicht den Wert oder mehr.)
Ich habe ein wenig Probleme, die Skizze zu verstehen. Bewegt sich A horizontal oder diagonal? Warum sind die Lichtstrahlen in die linke und rechte Ecke gerichtet? In dem von mir vorgeschlagenen Szenario würden sich die Lichtstrahlen auf einer gemeinsamen Linie bewegen (wie die vorderen / hinteren Scheinwerfer eines Autos). Vielen Dank, dass Sie sich Zeit genommen haben!
@Izakthecoder: Die Lichtstrahlen bewegen sich genau nach Osten und genau nach Westen. Wenn Sie den blauen Rahmen ignorieren und nur auf den schwarzen Rahmen schauen (der Rahmen des erdgebundenen Beobachters, zeigt es das zur Zeit 0 , beide Strahlen sind am Ort 0 , und zur Zeit 1 , der Strahl in westlicher Richtung hat die Position erreicht − 1 , während der Strahl nach rechts die Position erreicht hat + 1 . (Die Zeit wird vertikal gemessen; die Entfernung wird horizontal gemessen.) Der blaue Rahmen ist der Rahmen des Schiffsbeobachters. Die dicke blaue Linie ist die Zeitachse. Andere parallele Linien werden weggelassen, um Unordnung zu vermeiden.....(FORTSETZUNG)
(FORTSETZUNG) Im blauen Rahmen bewegen sich die Lichtstrahlen immer noch genau nach Osten und genau nach Westen. Die Meilensteine ​​(deren Pfade durch die schwarzen vertikalen Linien angezeigt werden) bewegen sich alle genau nach Westen. Zum Zeitpunkt 0 , die Lichtstrahlen sind Standort 0 . Zum Zeitpunkt .577 , der nach Osten gerichtete Lichtstrahl und der erste Meilenstein kreuzen sich. Zum Zeitpunkt .866 , der Reisende (dargestellt durch die dicke blaue Linie) und der 1 / 2 Meilensteine ​​kreuzen sich. Zum Zeitpunkt 1.73 , der westliche Balken und die Erde (Milepost − 1 ) Wege kreuzen. Ich hoffe das hilft.
Was wäre, wenn ein Raumschiff mit halber Lichtgeschwindigkeit seine Scheinwerfer in beide Richtungen einschalten würde?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 2v