Wie bleibt die von einem sich bewegenden Beobachter gemessene Lichtgeschwindigkeit konstant?

Um die spezielle Relativitätstheorie zu verstehen, müssen Sie die Vorstellung von objektiver Geschwindigkeit oder Zeit eines Ereignisses oder Dauer oder Entfernung aus Ihrem Kopf verbannen. Auf diese Weise war Einstein in der Lage, eine konsistente Theorie zu formulieren, in der Licht immer mit der gleichen Geschwindigkeit ($c$) von jedem Beobachter. Es gibt keinen Punkt im Raum, der noch objektiv betrachtet werden kann, sondern nur noch relativ zu einem Beobachter im gleichen "Inertialsystem", dh mit gleicher Geschwindigkeit.

Licht (in einem Vakuum) bewegt sich immer mit einer Geschwindigkeit ($c$) in jedem Experiment, sei es in Ihrem eigenen Inertialsystem oder in einem anderen, das sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zu Ihrem bewegt. Das ist natürlich kontraintuitiv. In der Galileischen Relativitätstheorie (gesunder Menschenverstand) hätte eine Kugel, die von der Vorderseite eines schnell fahrenden Zuges geschossen wird, eine Geschwindigkeit relativ zum Gleis, die der Summe der Geschwindigkeiten des Zuges relativ zum Gleis und der Kugel relativ zum Zug entspricht. Das ist nicht der Fall, wenn ein Lichtstrahl von der Vorderseite eines sich schnell bewegenden Raumschiffs abgefeuert wird. Ein Beobachter, der still steht (sich nicht mit dem Raumschiff bewegt), würde die Lichtgeschwindigkeit zu berechnen$c$, das gleiche wie der Beobachter auf dem Raumschiff.

Um dieses scheinbare Paradoxon aufzulösen, ist es notwendig, Zeitdilatation, Entfernungskontraktion und schließlich die Nicht-Gleichzeitigkeit von durch Entfernung getrennten Ereignissen in Bewegungsrichtung in einem sich bewegenden Inertialsystem auszunutzen. Das würde beinhalten, dass Uhren an der Vorder- und Rückseite eines langen, sich schnell bewegenden Raumschiffs, die von einem Reisenden auf dem Raumschiff synchronisiert wurden, von einem ruhenden Beobachter nicht als synchronisiert angesehen werden.

Es sollte erwähnt werden, dass der Zug und die Kugel im obigen Beispiel nicht von der speziellen Relativitätstheorie ausgenommen sind, aber ihre Geschwindigkeiten wären so, dass die relativistischen Auswirkungen auf sie extrem klein und wahrscheinlich zu klein wären, um sie mit irgendetwas Vorstellbarem zu messen Experiment.

Im Rahmen des Zuges kommt das Licht am Punkt C an und legt dann die Länge des Wagens zurück, bevor es am Punkt B ankommt. Im Rahmen des Gleises hat das Licht eine größere Distanz zurückgelegt, da das andere Ende des Wagens ( dh Punkt B) bewegt sich entlang der Spur, bevor das Licht ihn erreicht. Da die Lichtgeschwindigkeit in beiden Rahmen gleich ist, bedeutet dies, dass die Zeit, die das Licht benötigt, um den Waggon zu durchqueren, im Rahmen des Gleises größer sein muss als im Rahmen des Zuges.

Der Effekt ist echt, keine Illusion. Sie ergibt sich aus der Relativität der Gleichzeitigkeit, was bedeutet, dass die Ebene konstanter Zeit auf dem Zug gegenüber der Ebene konstanter Zeit auf dem Gleis gekippt ist.

Die Wirkung ist völlig wechselseitig. Um dies zu sehen, stellen Sie sich vor, Sie stehen mit einem Freund zusammen, der ein Licht aufblitzt. Das Licht bewegt sich mit der Geschwindigkeit c nach links und rechts ab, so dass es zu jedem Zeitpunkt in beiden Richtungen gleich weit von Ihnen entfernt ist. Stellen Sie sich nun vor, Sie gehen nach der Ampel nach rechts, während Ihr Freund in Position bleibt. Da sowohl Sie als auch Ihr Freund die gleiche Lichtgeschwindigkeit erfahren, bedeutet dies, dass das Licht in Ihrem Rahmen zu jedem Zeitpunkt gleich weit von Ihnen entfernt ist, während das Licht in Ihrem Freundesrahmen zu jedem beliebigen Zeitpunkt gleich weit von ihnen entfernt ist - jeder von Ihnen denkt, dass Sie es sind im Zentrum einer sich ausdehnenden Lichtkugel. Der einzige Weg, der funktionieren kann, ist, wenn Sie und Ihr Freund sich nicht darüber einig sind, was einen bestimmten Augenblick ausmacht.

Um den Effekt zu veranschaulichen, nehmen wir an, dass Licht einen Fuß pro Nanosekunde zurücklegt. Aus Ihrer Perspektive ist das Licht nach einer Nanosekunde in Ihrem Rahmen in beiden Richtungen einen Fuß von Ihnen entfernt. Aus der Perspektive Ihres Freundes ist jedoch Licht, das einen Fuß von Ihnen entfernt ist, etwas mehr als einen Fuß weit gewandert, da Sie nach rechts gegangen sind, während das Licht, das einen Fuß von Ihnen entfernt ist, nach links gewandert ist etwas weniger als einen Fuß von Ihrem Freund entfernt. Was also für Sie zwei gleichzeitige Augenblicke sind, beide eine Nanosekunde nach dem Aufleuchten des Lichts, sind für Ihren Freund zwei getrennte Augenblicke, einer geschieht kurz vor einer Nanosekunde im Rahmen Ihres Freundes und einer unmittelbar danach.

Wenn Ihr Freund das Licht nach einer Nanosekunde in seinem Bild einen Fuß entfernt in jede Richtung sieht, sehen Sie das Licht ebenso links etwas weiter entfernt und rechts etwas näher, sodass dies zu zwei verschiedenen Zeitpunkten in Ihrem Bild geschieht .

Wenn gesagt wird, dass die Lichtgeschwindigkeit für jeden Beobachter konstant ist, ist damit gemeint, dass die objektive Lichtgeschwindigkeit die Konstante ist oder die vom Beobachter wahrgenommene?

Das bedeutet, dass die von jedem Beobachter gemessene Lichtgeschwindigkeit ungefähr den gleichen Wert hat$3\times 10^{8}$MS.

Wo in deinem Beispiel$A$ist an Land und$B$Und$C$sind im fahrenden Zug. Wenn$A$sendete einen Lichtimpuls eines Laserstrahls aus und konnte die Lichtgeschwindigkeit messen, indem er beispielsweise die Zeit maß, die ein Teil des Strahls benötigte, um den ersten Meter zurückzulegen$A$würde messen$3\times 10^{8}$MS.

Der Strahl würde dann passieren$C$auf dem Weg nach$B$. Wenn$C$konnte die Geschwindigkeit des Pulses messen, während er vorbeikam, indem er die Zeit misst, die ein Teil des Strahls benötigt, um den ersten Meter zurückzulegen$C$würde auch messen$3\times 10^{8}$MS.

Ebenso, wenn der Puls ankam$B$, er/sie würde auch die gleiche Geschwindigkeit messen.

Wenn es letzteres ist, wie kommt es dann, dass es passiert? Wenn es passiert, dann ist da ein Fehler in meiner Gedankenkette.

Es ist ein Postulat der speziellen Relativitätstheorie, dass alle Beobachter unabhängig von ihrer relativen Bewegung die gleiche Lichtgeschwindigkeit messen.

Auf den ersten Blick mag es unmöglich erscheinen, und deshalb denken Sie vielleicht, dass in Ihrer Gedankenkette ein Fehler ist - aber eine konsistente Theorie wurde von Einstein entwickelt, einschließlich des Postulats.

Offensichtliche Widersprüche werden aufgelöst, weil die Zeit für verschiedene Beobachter unterschiedlich schnell vergeht, Änderungen an unserer Vorstellung von Gleichzeitigkeit, Längenkontraktion usw.

Okay, sieh es mal so. Stellen Sie sich einen Zug vor, der 300.000 km lang ist und an dessen Vorder- und Rückseite Uhren angebracht sind. Sie wurden synchronisiert.

Jetzt peitscht der Zug mit 260.000 km pro Sekunde am Bahnhof vorbei.

Wer am Bahnhof steht, wird feststellen, dass die Uhr hinten im Zug der Uhr vorne um 0,866 Sekunden vorausgeht, und er wird sehen, dass die Länge des Zuges bei dieser Geschwindigkeit auf 150.000 km geschrumpft ist, und sie werden auch merken, dass die Uhren an Bord des Zuges nur halb so schnell ticken.

Die Insassen des Zuges denken immer noch, dass die beiden Uhren noch synchronisiert sind, und sie denken immer noch, dass die räumliche Länge des Zuges 300.000 km lang ist.

Wenn also ein Lichtblitz von hinten nach vorne im Zug gesendet wird, sehen die Beobachter am Bahnhof, dass es etwa 3,73 Sekunden dauert, bis das Licht die Vorderseite des Zuges erreicht.

Denn das Licht fährt nur etwa 40.000 km pro Sekunde schneller als der Zug. Also 150.000 km dividiert durch 40.000 km pro Sekunde, gleich 3,73 Sekunden.

Aber für die an Bord des Zuges werden aus 3,73 Sekunden 1,866 Sekunden, da ihre Uhren mit halber Geschwindigkeit ticken. Aufgrund des Taktversatzes von 0,866 messen sie jedoch 1,866 - 0,866, was 1,000 Sekunden entspricht. Da sie jetzt immer noch denken, dass die räumliche Länge des Zuges immer noch 300.000 km beträgt, denken sie, dass das Licht 300.000 km in einer Sekunde zurückgelegt hat, daher die Lichtgeschwindigkeit.

Ich denke, dass es hilfreich sein könnte, einen Schritt von der Mathematik zurückzutreten und die Frage selbst neu zu bewerten.

Es gibt kein Warum oder Wie zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit: Es ist eine empirische Beobachtung . Die Aufgabe der Physik besteht darin, eine Bewegungstheorie zu konstruieren, die den Beobachtungen der realen Welt so gut wie möglich entspricht. Hunderte von Jahren lang war die beste Theorie die Newtonsche Mechanik, die Sie in Ihrer Frage beschreiben. Als im 19. Jahrhundert genauere Messungen durchgeführt wurden, wurde deutlich, dass entgegen den Vorhersagen der Newtonschen Mechanik alle Messungen der Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Relativgeschwindigkeit von Ursprung und Beobachter die gleiche Zahl ergaben.

Einstein ging von der Annahme aus, dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter konstant ist, und arbeitete rückwärts, um herauszufinden, welche Bewegungsgesetze zu einem solchen Phänomen führen würden, ohne anderen Beobachtungen über die Welt zu widersprechen. Dies erfordert das Verwerfen des einfachen, intuitiven Modells, wie sich eine aus einem fahrenden Zug abgefeuerte Kugel verhält, und ein Neuanfang: Massen in Bewegung haben keine "objektive" Geschwindigkeit, Sie können nicht einfach relative Geschwindigkeiten addieren, und nicht einmal der Ablauf der Zeit ist von Beobachter zu Beobachter konsistent.

Aber warum passiert es?

Ich schlage vor, dass Sie sich Einsteins Abhandlung über die Elektrodynamik bewegter Körper ansehen . Teil I der Arbeit ist recht zugänglich. Es ist der Schlüssel zu einem Großteil der Physik des 20. Jahrhunderts, weil es die Idee einführte, dass man etwas messen muss, bevor man wirklich darüber sprechen kann. Wenn Sie Geschwindigkeit messen wollen, müssen Sie Entfernungen und Zeiten messen. Wenn Sie sich von irgendwo auf den Weg machen, z. B. an einer bestimmten Tür des Empire State Building, definieren wir diesen Ort mit Koordinaten (0,0,0), und die Zeit, zu der Sie sich auf den Weg machen, ist T = 0. Einfach. Wenn Sie jetzt woanders ankommen, messen wir die Zeit an diesem Ort, aber was bedeutet das eigentlich? Einstein entwickelte eine geniale Methode, um Uhren an verschiedenen Orten durch Lichtsignale zu synchronisieren: Zur Elektrodynamik bewegter Körperhandelt von den Folgen dieser Methode. NB: Einstein versucht jedoch nicht, Ihre Frage zu beantworten; er macht die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zum Postulat; wir fragen nicht, warum in der euklidischen Geometrie alle rechten Winkel gleich sind, und wir fragen nicht, warum die Lichtgeschwindigkeit konstant ist. Woher wissen wir, dass die spezielle Relativitätstheorie eine korrekte Beschreibung der Welt ist? Es ist die einfachste Theorie, die mit dem Experiment vereinbar ist. Spulen wir 20 Jahre vor, und Heisenberg erfand die Quantenmechanik in Analogie zu Einsteins Arbeit von 1905: Wenn Sie sie nicht messen können (auch nicht im Prinzip), haben Sie kein Recht, darüber zu sprechen.

Sie sind gerade auf eine der ultimativen Fragen unseres Universums gestoßen, nämlich warum massive Beobachter sehen, dass sich masselose Teilchen (wie Photonen, die EM-Wellen bilden) immer mit der gleichen Endgeschwindigkeit (die wir Lichtgeschwindigkeit nennen) ausbreiten, unabhängig davon die Bewegung des Beobachters?

Die Lichtgeschwindigkeit wurde von der Natur als Eins geschaffen, die Zahl, deren Multiplikation nichts beeinflusst. Aber die Naturvölker, die in der Raumzeit lebten und sich mit viel kleineren Geschwindigkeiten als c = 1 bewegten – entlang kleiner Winkel in der Raumzeit – konnten nicht erkennen, dass ihre Geschwindigkeiten bestimmte Bruchteile der maximalen Geschwindigkeit waren.

Der Ursprung des Wertes der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

Intuitiv ist es sehr schwer zu verstehen, warum sich beide Strahlen auszubreiten scheinen, wenn Sie still auf der Erde stehen und einen Lichtstrahl abschießen oder sich in einem fahrenden Zug befinden (in Ihrem Beispiel) und einen Lichtstrahl abschießen die gleiche Endgeschwindigkeit, gesehen von beiden Trägheitssystemen (auf der Erde stehend oder mit dem Zug fahrend)?

Wenn Sie intuitiv verstehen möchten, warum das so ist, gibt es zwei sehr wichtige Dinge:

1. Massive Objekte bewegen sich immer mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die ein relativer Bruchteil der Endgeschwindigkeit masseloser Teilchen ist

Ursprünglich in der Photonen-Epoche gab es nur masselose Teilchen und sie sausten alle mit der gleichen und nur einer Endgeschwindigkeit herum, die wir jetzt Lichtgeschwindigkeit nennen. Bestimmte Teilchen gewannen Ruhemasse, verlangsamten sich im Weltraum und bauten uns auf, und jetzt, wo wir massive Beobachter umherblicken, sehen wir, wie alle masselosen Teilchen immer noch mit derselben ultimativen Geschwindigkeit herumfliegen. Unabhängig davon, wie schnell sich ein massiver Beobachter bewegt, wird seine Geschwindigkeit immer relativ zur Endgeschwindigkeit sein, der Beobachter wird sich immer mit einem bestimmten Bruchteil der Endgeschwindigkeit bewegen.

2. Masselose Teilchen/Felder breiten sich unabhängig von der Quelle aus

Masselose Partikel, die beispielsweise EM-Wellen aufbauen, breiten sich immer unabhängig von der Quelle aus, dies ist sehr wichtig, denn unabhängig von der Geschwindigkeit des massiven Objekts, das die masselosen Partikel emittiert, breitet sich die Strahlung mit der höchsten Geschwindigkeit von der Quelle weg aus unabhängig von der ursprünglichen Geschwindigkeit des emittierenden Objekts im Moment der Emission.

Intuitiv würden Sie denken, wenn Sie Ihre Hand in den Teich stecken, breiten sich die Wellen (von Ihrer Hand weg) mit einer Geschwindigkeit aus, die von der ursprünglichen Geschwindigkeit Ihrer Hand abhängt, als Sie das Wasser bewegten.

Bei EM-Wellen ist es jedoch anders, da die Geschwindigkeit der Strahlung (Welle), die sich von der Quelle (Ladung) ausbreitet, die die Felder gestört hat, unabhängig von der ursprünglichen Geschwindigkeit der Quelle ist. Die Strahlung wird sich immer mit der einzigen Endgeschwindigkeit ausbreiten, der Lichtgeschwindigkeit.

Es gibt also zwei Dinge zu beachten:

1. Ein massiver Beobachter bewegt sich immer mit einer Geschwindigkeit, die ein relativer Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit ist, und wird immer sehen, wie sich masselose Teilchen mit dieser ultimativen Geschwindigkeit bewegen

2. EM-Wellen (und alle masselosen Teilchen) bewegen sich immer unabhängig von der Quelle mit Lichtgeschwindigkeit, unabhängig von der ursprünglichen Geschwindigkeit des Objekts, das sie emittiert hat

Die ultimative Botschaft der Relativitätstheorie ist, dass die Geschwindigkeit (von massiven Objekten) relativ ist, aber die Lichtgeschwindigkeit absolut ist, und der massive (träge) Beobachter wird immer sehen, wie sich die masselosen Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Dies ist die ultimative Antwort auf Ihre Frage, und wir wissen, dass die Relativitätstheorie der richtige Rahmen ist, da alle unsere Beobachtungen und Experimente am besten durch sie beschrieben werden.

Ich werde ein Diagramm (Raumzeitdiagramm genannt) präsentieren und erklären, was es zeigt. Sie müssen darauf vertrauen, dass ich das Diagramm korrekt erstellt habe. Mein Ziel ist es zu zeigen, wie es sein kann, dass zwei Beobachter, die sich relativ zueinander entlang einer Linie bewegen, dennoch feststellen können, dass etwas anderes (hier ein Lichtimpuls), das sich entlang derselben Linie bewegt, dieselbe Geschwindigkeit haben kann, wie sie von beiden beobachtet wird.

Das Diagramm zeigt einen Bereich der Raumzeit mit zwei Uhren und einem Lichtpuls. Uhr 2 bewegt sich relativ zu Uhr 1 nach rechts. Uhr 1 bewegt sich relativ zu Uhr 2 nach links. Das Lichtsignal bewegt sich relativ zu beiden Uhren nach rechts. Bei Ereignis A registriert Uhr 1 1 Sekunde, seit das Licht an beiden Uhren vorbeigegangen ist. Bei Ereignis C registriert Uhr 2 1 Sekunde, seit das Licht an beiden Uhren vorbeigegangen ist.

Ereignis B ist laut einem Beobachter, der mit Uhr 1 reist, gleichzeitig mit A.

Ereignis D ist laut einem Beobachter, der mit Uhr 2 reist, gleichzeitig mit C.

Die Hauptsache ist, dass die Linien AB und CD die gleiche Länge haben. Das bedeutet, dass sich die beiden Beobachter über die Strecke einigen, die das Lichtsignal während 1 Sekunde zurücklegt.

Das ist es! So können zwei Beobachter in Relativbewegung feststellen, dass ein Lichtsignal für beide die gleiche Geschwindigkeit hat. Der Grund, warum es für unsere Intuition überraschend ist, ist, dass wir nicht daran gewöhnt sind, dass Gleichzeitigkeit für Beobachter in verschiedenen Bewegungszuständen unterschiedlich ist. Die Newtonsche Physik würde sagen, dass die Linien AB und CD im Diagramm beide horizontal sein müssten und dann unterschiedliche Längen hätten. Diese Newtonsche Art, einen Begriff der Gleichzeitigkeit zu konstruieren, stimmt jedoch nicht mit dem überein, was beobachtet wird.

Beachten Sie, dass für dieses Ergebnis weder die Zeitdilatation noch die Lorentz-Kontraktion erwähnt werden müssen. Es ist nur notwendig zu verstehen, wie die Gleichzeitigkeit modifiziert wird.

Bei der Konstruktion des obigen Diagramms habe ich einen symmetrischen Aufbau verwendet, bei dem die beiden Uhren gleiche und entgegengesetzte Geschwindigkeiten relativ zu jedem Beobachter haben, dessen Weltlinie auf dem Diagramm vertikal verläuft. Diese Symmetrie ist der Grund, warum man behaupten kann, dass gleiche Entfernungen auf den beiden Weltlinien der Uhr für beide gleiche Mengen an verstrichener Zeit darstellen müssen. Dies ist ein Beispiel für das Relativitätsprinzip. Aufgrund eben dieser Symmetrie müssen die Abstandsskalen entlang der beiden Gleichzeitigkeitslinien im Diagramm übereinstimmen. Eine Frage in den Kommentaren fragt, wie die Entfernung entlang dieser Linien gemessen wird. Da beide den gleichen Maßstab haben, können Sie einfach ein Lineal verwenden. Die Linie AB beantwortet die Frage "Wie weit ist das Photon nach 1 Sekunde entfernt, für Beobachter mit Uhr 1?" Die Zeile CD beantwortet die Frage "Wie weit ist das Photon nach 1 Sekunde entfernt,

Für mich lag der Schlüssel zum Verständnis der speziellen Relativitätstheorie darin, sie als Koordinatentransformation zu betrachten, zusammen mit der Vorstellung, dass Raum und Zeit keine getrennten Dinge sind, sondern eng miteinander verbunden sind.

Geduld mit mir, nimm dir ein Stück Papier und folge mir.

(An die Experten: Ich verwende zunächst ein Modell, das die Imaginärzahleigenschaft der Lorentz-Transformation ignoriert)

Nehmen Sie Ihr Blatt Papier und zeichnen Sie ein Koordinatensystem mit t(Zeit) horizontal nach rechts und x(Positionen) vertikal nach oben. Das ist der "Referenzrahmen", den Sie "statisch", nicht bewegend nennen möchten.

Als unbewegter Beobachter an der Nullposition bleiben Sie die ganze Zeit an der gleichen Position, Ihre "Spur" verläuft also entlang der tAchse.

Bewegt sich nun eine zweite Person mit einer Geschwindigkeit von zB 0,1c in positiver Richtung, dann ist ihre Bahn eine schiefe Gerade mit zunehmender xZeit ansteigend. Wenn Sie die Achsen so skalieren, dass 300000 km eine Sekunde lang sind, erhalten Sie eine Steigung von 5,71 Grad.

Die spezielle Relativitätstheorie sagt, dass diese zweite Person nicht fühlen kann, dass sie sich bewegt, also würde sie denken, dass ihre Spur taus ihrer Sicht die "richtige" Achse ist. Er lebt also in einem anderen Koordinatensystem, einem, dessen tAchse um 5,71 Grad gegenüber Ihrer "statischen" gedreht ist.

Schauen wir uns die andere Achse an. Deine Achse bildet mit seinerx Achse keinen 90-Grad-Winkel mehr. Um also ein gültiges "bewegliches" Koordinatensystem zu erhalten, müssen wir auch die Achse drehen. tx

Was bedeutet das? Die xAchse sind alle Ereignisse (Raumzeitpunkte), die gleichzeitig stattfinden. Da Sie und die andere Person sich jetzt über die xAchse nicht einig sind, bedeutet dies, dass Dinge, die für Sie "gleichzeitig" passieren, für ihn einen Zeitunterschied haben, wenn sie an verschiedenen x-Orten passieren.

Wenn Sie nun vom Nullpunkt aus einen Lichtstrahl schießen und aus einiger Entfernung beobachten, dann werden Sie und Ihr Gegenüber sich nicht nur über die zurückgelegte Strecke uneins sein, sondern auch über die dafür benötigte Zeit. Und für die Lichtgeschwindigkeit kommt es vor, dass sich diese Entfernungs- und Zeitunterschiede gegenseitig kompensieren, sodass wir immer den gleichen Quotienten beobachten.

(Und hier kommen die nicht intuitiven Teile der Transformation)

Eine Frage bleibt:

• Was ist der richtige Skalierungsfaktor zwischen Raum und Zeit? Derjenige, der die Experimente erklärt, die eine konstante Lichtgeschwindigkeit zeigen, egal wie schnell sich die Beobachter bewegen?

Es stellte sich heraus, dass keine reelle Zahl als Skalierungsfaktor ausreichte, sondern eine komplexe Zahl (Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit der imaginären Einheit). Durch diesen Faktor bekamen die Koordinatentransformationen die besondere Eigenschaft, dass die 45-Grad-Lichtgeschwindigkeitsdiagonale auf unserem Blatt Papier immer eine Diagonale bleibt (okay, das ist kontraintuitiv, aber wenn es intuitiv wäre, wäre es das Ich habe keinen Einstein genommen, um es zu entdecken).

A und B beginnen im gleichen Trägheitsbezugssystem.

Beobachter A hat einen Meterstab und eine synchronisierte Uhr.

Beobachter B hat einen Meterstab und eine synchronisierte Uhr.

A und B beobachten eine entfernte Lichtquelle oder elektromagnetische Strahlung. Beide geben die gleiche Wellenlänge und Frequenz für die Quelle an. Geschwindigkeit ist Wellenlänge mal Frequenz, also geben A und B die gleiche Lichtgeschwindigkeit an.

Nimmt man ihre jeweiligen Messinstrumente, die im Bezugsrahmen übereinstimmen, bewegt sich A mit 0,5-facher Lichtgeschwindigkeit auf die Quelle zu und B bewegt sich mit 0,5-facher Lichtgeschwindigkeit von der Quelle weg. A und B werden beide die Lichtgeschwindigkeit als konstant messen, keiner wird denken, dass der Meterstab oder die Uhr die Länge oder die Tickperiode in ihrem jeweiligen Bezugsrahmen geändert haben, aber ihre jeweiligen Längen- und Zeitmaße sind einander nicht mehr gleich als sie waren es, wenn A und B Beobachtungen im selben Bezugsrahmen machten.

Die Intuition kann erlangt werden, wenn Sie die verzögerte Zeit verstehen. Für einen stationären Körper, der Licht erzeugt, und einen anderen Körper, der sich in der Nähe von C bewegt, werten Sie das Feld zur verzögerten Zeit in einer Kugel um den Emitter aus, sodass sich der sich bewegende Körper aus dem Horizont der verzögerten Zeitblase bewegt, also messe ich es dauert länger, bis das Feld für den sich bewegenden Körper aktualisiert wird. Aber aus der Perspektive der sich bewegenden Körper. Wenn der Emitter in seiner Perspektive eine Beschleunigung erzeugt, ist er stationär und der Emitter bewegt sich in der Nähe von c, so dass sich die verzögerten Zeitblasen in dem Moment, in dem er Licht erzeugt, von dieser Anfangsposition wegbewegen. im stationären System dauert es länger, bis das Licht den sich bewegenden Körper erreicht, da er sich aus dem Horizont der verzögerten Zeit herausbewegt. er ist relativ zu dieser anfänglich verzögerten Zeitblase stationär. daraus können wir auch schließen, dass sich die Zeit für den sich bewegenden Körper verlangsamt hat, da zB Licht 1 Sekunde braucht, um ihn zu erreichen, aber 15 Sekunden für den stationären Beobachter

Ich fand es immer hilfreich, mich daran zu erinnern, dass die beobachteten Photonen die gleiche Geschwindigkeit c haben können , aber unterschiedliche Energien/Impulse. Daher Blau/Rot-Verschiebung.