Spezielle Relativitätstheorie - Verlust der Gleichzeitigkeit

Der Verlust der Gleichzeitigkeit in der Speziellen Relativitätstheorie – ist das real oder entsteht aufgrund der Tatsache, dass Licht Zeit braucht, um sich fortzubewegen. Obwohl also 2 Ereignisse gleichzeitig stattfinden, aber da das Licht Zeit braucht, um sich fortzubewegen, können sie für zwei verschiedene Personen nicht gleichzeitig sein.

Unten ist ein allgemeines Beispiel für die gleichzeitige Einrichtung von Verlusten angegeben - sich bewegender Raum mit äußeren und inneren Beobachtern.

Ein Lichtsignal wird von der Mitte des Raums ausgestrahlt und wir fragen zwei Männer, was sie zu beobachten erwarten

Innenbeobachter sagen Gleichzeitig

Der Außenbeobachter sagt nicht gleichzeitig. Erklärung dafür: Eine Wand bewegt sich zum Licht hin (Rückwand) und die andere Wand bewegt sich davon weg (Vorderwand). Das Licht trifft also zuerst auf die Rückwand und später auf die Vorderwand und daher wird der äußere Beobachter sagen, dass sie nicht gleichzeitig sind.

Dies ist ein weit verbreiteter Irrtum. Es liegt nicht an der Lichtlaufzeit. Man kann einen Test mit Aufnahmeuhren machen, die man nie anschaut.
Also ist es dann echt. Aber das Argument, das ich in den meisten Büchern unten sehe, erweckt irgendwie den Eindruck, dass es an der Tatsache liegt, dass Licht Zeit braucht, um zu reisen
Ich füge das fragliche Argument hinzu. Bitte schauen Sie es sich an und geben Sie, wenn möglich, Ihren Kommentar ab
Zwei sich gegenüberstehende Personen sind sich nicht einig, ob das Empire State Building links oder rechts steht. Ist diese Meinungsverschiedenheit echt oder geschaffen? Ich habe keine Ahnung, wie ich diese Frage beantworten soll, weil ich nicht weiß, was „echt“ und „erschaffen“ in diesem Zusammenhang bedeuten. (Und seit wann ist "erschaffen" überhaupt das Gegenteil von "echt"?) Was ich weiß, ist, dass die Antwort auf Ihre Frage zur Gleichzeitigkeit dieselbe ist wie die Antwort auf meine Frage zum Empire State Building, was auch immer diese Antwort sein mag Sei.
Zwei Beobachter im selben Bezugssystem, aber unterschiedlich weit entfernt, werden sich über die Gleichzeitigkeit nicht einig sein, wenn sie nur darauf achten, wann das Licht von jedem Ereignis ankommt. Zwei Beobachter in unterschiedlichen Referenzrahmen werden sich über die Gleichzeitigkeit nicht einig sein, selbst wenn sie die Lichtlaufzeit berücksichtigen.
@WillO, wann haben das letzte Mal zwei Personen, die sich gegenüberstanden, aber identisch ausgerichtet waren, beide gesagt, das Gebäude sei zu ihrer Linken? Ihre Analogie unterstreicht nur den Widerspruch.
@Steve: Die Analogie ist folgende: Im Fall der ursprünglichen Frage verwenden zwei Beobachter unterschiedliche Rahmen, um dasselbe Ereignis in der Raumzeit zu beschreiben. Im Fall des Empire State Building verwenden zwei Beobachter unterschiedliche Rahmen, um denselben Ort im Raum zu beschreiben. Ich weiß nicht, ob das OP einen Frame als "echt" oder "erstellt" ansieht, aber wenn er in einem Fall echt (oder erstellt) (oder beides) ist, dann ist er es auch in dem anderen.
@WillO, mein Argument ist nicht, ob der Rahmen "real" oder "erschaffen" ist - Relativität ist unabhängig davon keine Entschuldigung für asymmetrische Wahrheitsbehauptungen, die sich gegenseitig widersprechen. Wenn zwischen den Parteien wirklich die Gleichzeitigkeit verloren geht, müssen sie sich immer noch einigen, wer wirklich vorgerückt ist und wer hinterhergezogen ist - so wie zwei Parteien, die von gegenüberliegenden Seiten auf ein hohes Gebäude blicken, sich einigen müssen, ob ein Gebäude zu ihrer Linken ist oder ihr Recht.
@Steve Nein, sie müssen sich nicht darauf einigen, wer vorne und wer hinten liegt. Beide können denken, dass der andere jetzt hinter ihnen steht , weil sie sich nicht einig sind, was "jetzt" bedeutet.
@Steve: Vielen Dank, dass Sie Ihre Überzeugung teilen, dass zwei Parteien, die dasselbe Gebäude betrachten, sich darauf einigen müssen, ob es sich zu ihrer Linken oder zu ihrer Rechten befindet. Dies klärt vollständig den Ort Ihrer Verwirrung.
@ WillO, das ist keine scharfe Interpretation dessen, was ich gesagt habe. Wenn sie sich in einer relativen Situation unterscheiden, müssen sie sich entweder gegensätzlich oder symmetrisch unterscheiden. Ihre Analogie fängt diesen Gegensatz ein, bei dem die Schieflage des Gebäudes davon abhängt, wie sie sich zueinander orientieren – einer sagt links, der andere sagt rechts (und sie sind sich darüber nicht wirklich „einig“, es sei denn, jeder ist dämlich – I Ich habe noch nie mit jemandem "anders darüber gestritten", auf welcher Seite meines Körpers sich meine rechte Hand befindet). Aber ich sehe häufig sehr verworrene Anwendungen davon auf Zeit und Gleichzeitigkeit.

Antworten (3)

ist das real oder aufgrund der Tatsache entstanden, dass Licht Zeit braucht, um sich fortzubewegen?

Dies ist eine Folge der Tatsache, dass Uhren so synchronisiert sind, dass die Lichtgeschwindigkeit in eine Richtung unveränderlich ist. Aber die Uhrensynchronisation ist konventionell und diese spezielle Konvention ist als Einstein-Synchronisation bekannt .

Dies impliziert, dass die Lichtgeschwindigkeit in eine Richtung konventionell ist (obwohl die Lichtgeschwindigkeit in beide Richtungen wirklich unveränderlich ist) und dass es alternative, nicht standardmäßige Synchronisationen gibt , bei denen die Lichtgeschwindigkeit in eine Richtung nicht unveränderlich ist und die es sind Beobachtungsäquivalent zu SR:

Wie von Hans Reichenbach und Adolf Grünbaum demonstriert, ist die Einstein-Synchronisation nur ein Sonderfall eines umfassenderen Synchronisationsschemas, das die Lichtgeschwindigkeit in zwei Richtungen unverändert lässt, aber unterschiedliche Geschwindigkeiten in eine Richtung zulässt. Die Formel für die Einstein-Synchronisation wird durch Ersetzen modifiziert 1 / 2 mit ϵ :

T 2 = T 1 + ε ( T 3 − T 1 )

ϵ kann Werte zwischen 0 und 1 haben. Es wurde gezeigt, dass dieses Schema für beobachteräquivalente Umformulierungen der Lorentz-Transformation verwendet werden kann.

Tatsächlich gibt es ein Synchronisationsverfahren, bei dem die Gleichzeitigkeit absolut ist , und es gibt einen bevorzugten Rahmen, in dem sich Licht isotrop ausbreitet.

Während dies im Widerspruch zum Relativitätsprinzip erscheinen mag, da es ein System absoluter Ruhe zu definieren scheint, ist dies tatsächlich nicht der Fall, da jedes Inertialsystem als dasjenige ausgewählt werden kann, in dem sich Licht isotrop ausbreitet.

Weitere Informationen finden Sie im Artikel Conventionality of Simultaneity in der Stanford Encyclopedia of Philosophy

Die Relativität der Gleichzeitigkeit ist ein realer Effekt. In Ihrem Beispiel tritt die fehlende Gleichzeitigkeit in einem Frame auf, weil sich Licht mit hoher Geschwindigkeit ausbreitet C für alle Trägheitsbeobachter.

Ihre Begründung, den Mangel an Gleichzeitigkeit zu rechtfertigen, ist nicht korrekt, sonst würde dies auch für die Newtonsche Mechanik implizieren, aber das kann natürlich nicht wahr sein. Um dies zu sehen, wiederholen Sie Ihr Beispiel unter Berücksichtigung von Galileos Geschwindigkeitsadditionsregel und der Bewegung von zwei Bällen (anstelle von Lichtstrahlen), die auf eine Wand treffen und zurückprallen. Wenn Sie dies tun, werden Sie feststellen, dass beide Beobachter sagen, dass die beiden Ereignisse (Ball trifft Wand) gleichzeitig sind.

Nun, wie sagen wir, dass etwas real ist? Eine Methode, die am häufigsten und am effizientesten ist, besteht darin, sie über EM-Wellen zu beobachten, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Dein Jetzt ist in deiner Nähe und das Jetzt von jemand anderem (der weg ist, sich aber nicht in deiner Nähe bewegt, dh derselbe Bezugsrahmen) ist in seiner Nähe. Wenn Sie versuchen, dieses „Jetzt“ einem anderen Beobachter mitzuteilen (oder umgekehrt), geschieht die schnellste Kommunikation mit Lichtgeschwindigkeit, und Ihr Jetzt unterscheidet sich aufgrund der Zeit, die diese Kommunikation benötigt.

Dies ist der einfachste Fall und offensichtlich entsteht der Verlust der Gleichzeitigkeit durch endliche Lichtgeschwindigkeit. In diesem Fall einigen Sie sich nur dann auf Gleichzeitigkeit, wenn das betreffende Ereignis in der Mitte liegt. Der andere Weg ist, Uhren zu synchronisieren und nach dem Effekt über die Uhren auf Gleichzeitigkeit zu prüfen.

Wenn sich die beiden Beobachter nicht im selben Bezugsrahmen befinden, ist dies nicht so einfach und die Berechnung der "Zeit, die für die Kommunikation benötigt wird" wird unterschiedlich sein. Dieser Unterschied ist auch darauf zurückzuführen, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich und für alle Beobachter gleich ist.

Insgesamt ergibt sich also ein Gleichzeitigkeitsverlust durch endliche Kommunikationsgeschwindigkeit und ist zudem abhängig von der relativen Geschwindigkeit und dem relativen Ort des Ereignisses bzgl. zweier Beobachter.

Die Zeitdilatation wirkt sich auf die Änderungsrate der Zeit in verschiedenen Bezugsrahmen aus, aber die Gleichzeitigkeit wird "jetzt überprüft", was auf die endliche Lichtgeschwindigkeit zurückzuführen ist. Das Überprüfen auf Uhren ist immer nach der Wirkung.

Zum Beispiel scheinen zwei Personen, die ein paar Meter entfernt sitzen, nie über Gleichzeitigkeit uneins zu sein, selbst wenn das Ereignis nicht gleich weit von ihnen entfernt ist. Warum? Da der Zeitunterschied vernachlässigbar ist, kann er unermesslich sein.

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