Was wird nun über astronomische Entfernungen betrachtet?

Nehmen wir der Diskussion halber an, dass der Mars genau 5 Lichtminuten entfernt ist und dass sich Erde und Mars mit genau derselben Geschwindigkeit bewegen, sodass spezielle relativistische Effekte irrelevant sind. Nehmen wir außerdem an, dass die Uhren auf der Erde und auf dem Mars synchronisiert sind, sodass ein Laser, der um 4:00 Uhr auf dem Mars in Richtung Erde gepulst wird, um 4:05 Uhr auf der Erde erkannt wird. Würde eine Person auf der Erde um 4:05 Uhr sagen, dass jetzt ein Laser auf dem Mars pulsiert, oder dass er vor 5 Minuten auf dem Mars gepulst hat? Wenn man in der realen Welt über den Mars spricht, scheinen die Leute zu sagen: "Vor fünf Minuten ist ein Laser auf dem Mars gepulst." Es ist jedoch auch klar, dass, wenn unsere Sinne fein genug eingestellt wären, um Dinge über astronomische Entfernungen zu erkennen, der Laser auf der Erde um 4:05 Uhr auf dem Mars zu pulsieren scheint, ein Erdling um 4:05 Uhr sagen würde: „Ein Laser pulsiert jetzt auf dem mars.

Es gibt keine Tatsache über „jetzt“. Die Gleichzeitigkeit bleibt unter Lorentz-Boost nicht erhalten. Dinge, die in einem Frame zum selben „Jetzt“ passieren, geschehen in einem anderen zu unterschiedlichen „Jetzt“. Die genauere Aussage, die der Erdling machen könnte, ist, dass in einem bestimmten Bezugsrahmen der Zustand des elektromagnetischen Feldes (auch bekannt als das Laserlicht) an einem Punkt (t,x) [....]
Lassen Sie uns dies als eine Galileische Frage umformulieren, wobei die Lichtgeschwindigkeit im relevanten Bezugssystem c ist.
Sie könnten dann versuchen zu berechnen, wie der Zustand des Feldes am Punkt (t', x') vor einiger Zeit war, sagen wir auf dem Mars vor 5 Minuten. Es kann sowohl wahr sein, dass der Zustand bei (t, x) [....] ist, als auch der Zustand bei (t', x') [.....] ist. In diesem Bild gibt es keine Meinungsverschiedenheiten über das „Jetzt“.

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Ein Physiker, ich zum Beispiel, identifiziert Ereignisse, indem er einen Satz von Koordinaten auswählt. Zum Beispiel habe ich eine Uhr, mit der ich die Zeit aufzeichne, und ein Lineal, mit dem ich die Entfernung messen kann. Dadurch kann ich einige Koordinaten einrichten ( T , X , j , z ) so kann ich jedem ereignis einen punkt in meinem koordinatensystem zuordnen.

Wenn ich um 16:05 Uhr einen Laserpuls vom Mars bekommen habe, dann ordne ich meinen Empfang des Lasers dem Ereignis (4:05, 0, 0, 0) zu. Per Schlussfolgerung (da ich es nicht messen kann) ordne ich die Übertragung des Impulses (4:00, 5 Lichtminuten, 0, 0) zu. Dies macht die Eigenzeit zwischen den beiden Ereignissen zu Null, was mit meiner Kenntnis der Relativitätstheorie übereinstimmt.

Angenommen, ich bin ein einigermaßen typischer Erdling, würde ein Erdling nicht sagen , dass jetzt um 4:05 Uhr ein Laser auf dem Mars pulsiert .

Obwohl dies ein etwas banales Argument ist, verdeutlicht es doch einen wichtigen Punkt. Jeder Beobachter kann ein Koordinatensystem in beliebiger Form einrichten und dieses Koordinatensystem verwenden, um Hyperflächen mit konstanter Zeit zu identifizieren (technisch ist dies als Blätterung bekannt ). Ereignisse können als gleichzeitig identifiziert werden, wenn sie auf derselben Hyperfläche liegen.

Aber, und das ist ein sehr, sehr wichtiges Aber , diese Folierung ist betrachterabhängig. Ein anderer Beobachter, der ein anderes Koordinatensystem verwendet, würde die Raumzeit nicht auf die gleiche Weise blättern, und Ereignisse, die in meinem Koordinatensystem gleichzeitig stattfinden, werden (im Allgemeinen) in anderen Koordinatensystemen nicht gleichzeitig sein. Dies macht das Wort jetzt in der Relativitätstheorie weniger als nützlich. Dass zwei Ereignisse gleichzeitig stattfinden, werden sich alle Beobachter überall nur dann einig sein, wenn sie am selben Raumzeitpunkt, also zur selben Zeit am selben Ort stattfinden.

Ist es philosophisch unumstritten, Dinge zu sagen wie „dieser Stern ist wahrscheinlich schon zur Supernova geworden, aber das Licht hat uns noch nicht erreicht“. Ich meine, können wir wirklich behaupten, dass es bereits passiert ist, oder entwickeln sich die Dinge eher, wenn wir darüber informiert werden? Hat es einen Sinn zu sagen: „Es ist schon so oder so und das Licht ist auf dem Weg, aber wir wissen noch nicht, was passiert ist“?
@isarandi: ja. Die Supernova wird nicht explodieren, weil ich sie nicht entdeckt habe.
So meine ich das natürlich nicht. Ich meine nicht, dass sich Dinge rückwirkend ändern. Aber bevor wir auch nur den theoretischen Zugang zu der Tatsache haben, ob die Supernova explodiert ist oder nicht, können wir sagen, dass sie bereits „passiert“ ist? Inwiefern ist es passiert, wenn uns bisher keine möglichen Auswirkungen (aber wirklich absolut keine) dieser Tatsache erreicht haben?

Ein Weltraumzug verlässt den Mars um 14:00 Uhr und kommt um 19:45 Uhr auf der Erde an. Der Zug bewegt sich bei 0,001 °C und hat eine Länge von 40 km. Wie lange wird es dauern, bis der ganze Zug auf der Erde ankommt?
- Wiedereintritt und Reibung außer Acht lassen.

Niemand auf der Erde wird sagen, dass der Zug jetzt den Mars verlässt . Dasselbe gilt für das Licht, nur bewegt es sich schneller und ist kleiner als der Zug darüber.

Wir sehen, wie der Laser um 4:05 Uhr auf der Erde ankommt, aber da wir wissen, dass er 5 Lichtminuten entfernt ist, wissen wir, dass er vor 5 Minuten vom Mars gepulst ist.

Eine analoge Sache würde passieren, wenn die Sonne sofort zu einer Supernova werden würde (sagen wir, die Romulaner aus Star Treck von 2009 sind erst vor ein paar Stunden angekommen). Wir würden es erst 8 Minuten später sehen, aber wir wissen, dass die Sonne 8 Lichtminuten entfernt ist. Unser letzter Gedanke wäre also nicht:

Die Sonne wird gerade zur Supernova.

@JohnKugelman Es war eine Annahme. du hast recht, entfernt.
Was wird nun über astronomische Entfernungen betrachtet?
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