Wie erlebt ein Photon Raum und Zeit?

Für einen externen Beobachter scheint die Zeit für Photon stehen geblieben zu sein. Aber diese Beziehung ist reflexiv, so dass es für einen Beobachter, der mit dem Photon reist, scheint, dass das Universum überall stehen geblieben ist.

Ist das richtig?

Auch der Raum wird parallel zur Bewegungsrichtung verzerrt, aber nicht senkrecht dazu.

Bedeutet dies, dass ein Beobachter, der mit einem Photon reist, die Raumzeit als flache Ebene sieht?

Anmerkung 1 : Ich verwende eine anschauliche Sprache, nicht wörtlich , wenn ich sage, dass ein Photon Raum und Zeit erfährt. Nicht, dass ich gegen idealistische oder panpyschistische Interpretationen von Materie oder Energie wäre.

Anmerkung 2 : Da darauf hingewiesen wurde, dass ein Trägheitssystem nicht in das Koordinatensystem eines Photons geboostet werden kann und darüber hinaus gibt es hier kein einschränkendes Verhalten - egal in welches Koordinatensystem Sie geboostet werden, Licht scheint sich immer bei c zu bewegen . Wenn ein externer Beobachter jedoch einen Zug beobachtet, der ein Photon verfolgt, indem er seine Geschwindigkeit allmählich erhöht, wird er feststellen, dass sich die Zuggeschwindigkeit der Geschwindigkeit des Photons annähert (aber nie erreichen wird), und wenn er auf die Uhr im Inneren des Zuges schaut er wird nicht auch, dass es allmählich langsamer wird (aber nie wirklich aufhört). Anhand dieses Bildes können wir das – wenn nicht durchführbare – Gedankenexperiment wagen, wie eine Welt für ein Photon aussieht.

Sind Sie sicher, dass der Ausdruck "ein Beobachter, der mit einem Photon reist" sinnvoll ist?
Ein Beobachter kann nicht mit Lichtgeschwindigkeit reisen. Photonen bewegen sich relativ zu einem Beobachter immer mit Lichtgeschwindigkeit. (Ausnahmen kenne ich nicht)
Zu sagen, dass es keinen solchen Beobachter gibt, ist eine ziemlich langweilige Art, die Frage nicht zu beantworten. Ein offensichtlicher Punkt ist, dass ein zeitähnlicher Beobachter die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen kann. Ein weiterer offensichtlicher Punkt ist, dass raumähnliche „Beobachter“ perfekt definiert sind. Man könnte gut hypothesen darüber aufstellen, was ein lichtähnlicher Beobachter wäre, indem man den (willkürlichen) kanonischen Parameter der Lichtweltlinie anstelle der Zeit verwendet.
Zu sagen, dass es keinen solchen Beobachter gibt, ist eine ziemlich langweilige Art, die Frage nicht zu beantworten. Nicht alle Antworten sollten beantwortet werden. Einige müssen widerlegt werden.
Ich muss hier hinzufügen, dass Anmerkung 2 falsch ist, der Beobachter im Zug wird keine Verlangsamung der Uhr im Zug bemerken (unabhängig von der Geschwindigkeit des Zuges). Nur Beobachter von außen (die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen) werden einen Unterschied zwischen dem Ablauf der Zeit auf ihrer eigenen Uhr und der Uhr im Zug bemerken ...
@scibuff: Anmerkung 2 ist nicht falsch. Ich habe einfach nicht erwähnt, dass der Beobachter im Zug keine Änderung der Taktrate im Zug bemerken wird. Ihr zweiter Satz ist falsch, weil ich das erwähne.

Antworten (5)

Es gibt keinen Beobachter, der mit einem Photon reist. Photonen haben keine Erfahrungen. Es gibt also wirklich keine gültige Antwort auf diese Frage.

Kann das Photon nicht Beobachter sein?
Nö. Ein Beobachter im Sinne der speziellen Relativitätstheorie muss sich (zumindest augenblicklich) entlang der Zeitachse eines Bezugssystems bewegen, was für ein Photon nicht gilt. Es gibt keine Referenzrahmen, deren Zeitachsen der Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit entsprechen.
Ich verwende einen Beobachter als Synonym für einen Trägheitsreferenzrahmen. Wollen Sie sagen, dass es keinen für ein Photon gibt? Das würde einiges erklären.
Ja, das sage ich.
Lieber Mozibur, es gibt kein Inertialsystem, in dem ein Photon ruht, nur weil Sie reguläre Inertialsysteme, die existieren, um einen unendlichen Betrag verstärken müssten, um dorthin zu gelangen v = c . Aber die Zahl "unendlich" existiert nicht oder ist zumindest kein Element reeller Zahlen. Versucht man damit zu rechnen, erhält man von allem singuläre Werte: unendliche Lorentzkontraktion, unendliche Zeitdilatation usw. In manchen Zusammenhängen erweitern wir die reellen Zahlen vielleicht um die Zahl unendlich, aber es macht keinen Sinn, das hier zuzulassen, weil alles wird schlecht definiert.
Ich würde auch einen "neurowissenschaftlichen" Kommentar hinzufügen. Ansammlungen von Photonen, die sich in eine Richtung ausbreiten, weil sie sich vorbeibewegen v = c genau, kann kein Gehirn haben, das Signale hin und her sendet. Wenn ein elektrisches Signal entgegen der Bewegungsrichtung des Photons zurückgesendet würde, könnte es niemals zurückkommen, weil sich diese Signale dafür schneller als die ursprünglichen Photonen ausbreiten müssten – schneller als Licht – und das ist nicht erlaubt. Also kann nichts, was sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, aktiv denken, zumindest nicht eine Anzahl von Operationen ungleich Null pro Sekunde. ;-)
@LubošMotl: Ich denke, ob Photon ein Gehirn haben kann oder nicht, ist irrelevant, weil es eine hypothetische Frage ist.
+1 für "Photonen haben keine Erfahrungen".
@motl: Da es für ein Photon keinen Trägheitsrahmen gibt, wäre das Nächstbeste (und das ist einfach aus Neugier) der begrenzende Trägheitsrahmen für einen unendlichen Schub. Vermutlich ist die von Ihnen erwähnte unendliche Lorentz-Kontraktion in Bewegungsrichtung, auch gibt es eine unendliche Zeitdilatation, aber Raumrichtungen senkrecht zur Bewegung bleiben unberührt? Ich postuliere keine physikalische Bedeutung für diese Grenze ...
Es klingt ein bisschen nach Schummelei, zu behaupten, dass die Frage, wie ein Photon die Welt beobachtet, eine ungültige Frage ist. Schließlich interagiert ein Photon mit der Welt. Ich denke, wenn unsere derzeitige Physik keinen Einblick in dies geben kann, bedeutet dies einfach, dass unser physikalisches Verständnis begrenzt ist. Aber ich kann gut falsch sein.
@Skuli: Du hast recht - dass es eine gültige Frage ist. Was die Leute hier sagen (wenn sie interpretiert werden), ist, dass die Relativitätstheorie keinen Einblick in diese Situation bieten kann. Allgemein gesagt, wenn Unendlichkeiten (in einer physikalischen Theorie) im Überfluss vorhanden sind, bedeutet dies normalerweise, dass die Erklärungskraft der Theorien zusammenbricht. Zwei Gravitationspunktteilchen in unmittelbarer Nähe zu bringen oder klassische Schwarzkörperstrahlung kommt einem in den Sinn. Ich habe in populären Bios von Einstein gelesen, dass er sich vorstellte, wie es wäre, mit einer Lichtwelle zu reisen.
@MoziburUllah Einige Fragen machen keinen Sinn, und nicht jede Unendlichkeit bedeutet einfach, dass die Theorie zusammenbricht. Ein einfaches Beispiel ist, dass Sie fragen können, wie Blumen riechen, und dann fragen Sie weiter, wie blaue Farbe riecht. Die Antwort ist, Geruch kann keiner Farbe zugeordnet werden. Ebenso macht im Falle eines Photons und der Zeit die Frage, wie Photon Zeit erfährt, keinen Sinn, da man erst definieren müsste, was „Zeit“ im Falle eines Photons bedeuten soll, und dies nicht ohne wesentliche Änderung des Üblichen tun kann Definition von Zeit (aber dann würden Sie eine andere Frage stellen).
„Photonen haben keine Erfahrungen“ – kannst du das belegen oder ist das nur deine persönliche Meinung?
@Umaxo Ich würde sagen, das ist wahrscheinlich genau der Sinn des Gedankenexperiments: die Grenzen unserer Vorstellungen von Zeit und Raum zu untersuchen.
@Skúli Sie können in "Photonenrahmen" oder mathematischer ausgedrückt in Nullkoordinaten arbeiten, kein Problem. Erwarten Sie nur nicht, dass gewöhnliche Vorstellungen von Zeit und Raum hierher übertragen werden. Wir verwenden eine bestimmte Art der Synchronisation, um zu behaupten, dass „diese Ereignisse gleichzeitig stattfinden“, was zur Definition der Zeit erforderlich ist. Diese Synchronisation kann nicht für Photon durchgeführt werden. Aber es wird auch nicht benötigt, man kann die ganze Physik gut ohne machen. Gleichzeitigkeit hat keine objektive Realität und wird nur für unsere menschliche Bequemlichkeit definiert. Da es sich nur um ein menschliches Konstrukt handelt, sollten wir uns nicht wundern, dass dies im Allgemeinen nicht möglich ist.

Ich wünschte wirklich, wir könnten ein für alle Mal mit all dem Unsinn über "einschränkendes Verhalten" aufhören, der geschrieben wird, wenn jemand eine solche Frage stellt. (Siehe zum Beispiel „Anmerkung 2“ in der vorliegenden Frage.)

Jedes Mal, wenn Sie beschleunigen , nimmt Ihre Geschwindigkeit laut einigen Beobachtern zu und nach anderen ab. Jedes Mal, wenn Sie beschleunigen , werden einige Uhren langsamer und einige Uhren schneller. Es gibt absolut keinen sinnvollen Frame-unabhängigen Sinn, in dem die Beschleunigung Sie "näher an die Lichtgeschwindigkeit" bringen kann. Es macht also überhaupt keinen Sinn, dass die Beschleunigung Ihre Erfahrung "der eines Photons näher bringen könnte", selbst wenn dieser Ausdruck sinnvoll wäre.

Schau es dir an: Alice sitzt in ihrem Haus in Wichita. Bob fährt mit (laut Alice) 80 km/h nach Westen in Richtung Kalifornien. Näher an Kalifornien, ebenfalls in Richtung Westen unterwegs, ist Carla, die laut Alice mit 70 Meilen pro Stunde fährt (aber natürlich laut eigener Aussage stationär). Carla blickt in ihren Rückspiegel und sagt: "Da ist Bob, der mit 20 Meilen pro Stunde nach Osten fährt".

Jetzt drückt Bob aufs Gaspedal. Alice sagt: Bobs Geschwindigkeit ist gerade von 50 auf 60 gestiegen. Er ist ein bisschen mehr wie ein Photon! Carla sagt: Bobs Geschwindigkeit ist gerade von 20 auf 10 gesunken. Er ist ein bisschen weniger wie ein Photon! Bob sieht unterdessen, wie Alices Uhr langsamer und Carlas schneller wird. An welche Grenze nähert er sich?

Lustige Analogie, aber es gilt nur für eine einmalige, eher kleine Beschleunigung. Wenn Bob zehn solcher Idioten machen würde, wäre er sowohl für Alice als auch für Carla „eher wie ein Photon“. Und je mehr er beschleunigt, desto eher werden Beobachter das als Geschwindigkeitszuwachs werten.
@Ruslan: Ja, je mehr er beschleunigt, desto mehr Beobachter werden dies als Geschwindigkeitssteigerung betrachten. Je mehr er beschleunigt, desto mehr Beobachter werden dies als Geschwindigkeitsverringerung ansehen. Es gibt keinen sinnvollen Sinn, in dem eines dieser „Mehrs“ größer oder kleiner als das andere ist.
Unter den irdischen Beobachtern werden schließlich alle meinen, er gehe fast mit Lichtgeschwindigkeit.
@Ruslan: Aber "die irdischen Beobachter" ist eine rein willkürliche Untergruppe von "allen Beobachtern". Auf jeden Fall ist der Hauptpunkt folgender: Bob kann sich aus Alices Sicht der Lichtgeschwindigkeit annähern und daher für Alice in gewissem Sinne "eher wie ein Photon" erscheinen. Gleichzeitig wird er für jemand anderen "weniger wie ein Photon" erscheinen, und vor allem wird er für sich selbst überhaupt nicht mehr oder weniger wie ein Photon erscheinen , im Gegensatz zu dem, was in diesen Fragen häufig impliziert wird, einschließlich Dieses hier.

Es gibt einen genaueren Sinn, in dem die Frage (zumindest mathematisch) schlecht gestellt ist; es ist nämlich eine fundamentale Behauptung der Relativitätstheorie (speziell und allgemein), dass die von einem Beobachter zwischen zwei Ereignissen auf seiner Weltlinie „gemessene“ (gezählte, erlebte, beobachtete) Zeit die Länge seines Weltliniensegments ist, das sich mit dem verbindet zwei Ereignisse (so verbinden wir den physikalischen Begriff der (persönlichen) Zeit mit der Mathematik der Theorie). Die Art und Weise, wie sie Bewegung bestimmt, hängt von dieser Vorstellung von Zeit ab. Entsprechend wird die Eigenzeit durch den Bogenlängenparameter des Beobachters gemessen. Da nun Nullkurven eine Länge von Null haben (daher kein Bogenlängenparameter), ist das Konzept der Eigenzeit für Nullbeobachter nicht definiert. Also auch keine (eigentliche) Relativbewegung (dh „aus der Perspektive des Photons“).

Außerdem ist die Beziehung, die Sie zwischen zeitähnlichen und null (momentanen) Beobachtern beschreiben, überhaupt nicht reflexiv (während dies für die zeitähnlichen über die „Lorentz-Boosts“ der Fall ist): Keine Isometrie des Minkowski-Raums kann einen zeitähnlichen Vektor zu einer Null führen eines.

Obwohl die Frage in diesem streng mathematischen Sinne keinen Sinn ergibt, gibt es vielleicht andere physikalische oder mathematische Tricks, um sie zu interpretieren?

Eine schöne klare Erklärung. Vielen Dank. Ja, es wäre interessant, wenn es eine Möglichkeit gibt, diese Frage physikalisch zu verstehen.
Es gibt in der Regel verschiedene "Trace" -Operatoren, um Verhaltensweisen auf Maß-Null-Unterräumen zu handhaben, die wirklich ein Maß ungleich Null benötigen, wie z. B. bei Sobolev-Räumen. Letztendlich unterschiedliche Konzepte, aber vielleicht gibt es ähnliche Dinge auf Lorentz-Mannigfaltigkeiten?
Ich betrachte die Emission und Absorption eines Photons als ein und dasselbe Ereignis. Das scheint die klarste Denkweise zu sein.

Wie andere Antworten bereits betont haben, gibt es keinen Standpunkt oder Bezugsrahmen, der mit einem Photon Schritt hält. Nichtsdestotrotz ist die Idee, dass ein solcher Referenzrahmen als Grenze unendlicher Boosts existiert, eine sehr natürliche, die immer wieder auftaucht. Hier ist, warum es Probleme mit dieser Idee gibt.

Angenommen, Sie starten in Ruhe in einem bestimmten Bezugsrahmen und beschleunigen bei 1 g für 1 Sek. Dies gibt Ihnen eine neue Geschwindigkeit. Tun Sie dies immer wieder.

Wenn Sie schneller und schneller reisen, sieht ein Beobachter in Ihrem Startrahmen, dass Sie immer näher an die Lichtgeschwindigkeit herankommen, Ihre Uhr immer langsamer läuft und Ihr Lineal immer kürzer wird. Die Grenze dieser Messungen liegt darin, dass Sie mit Lichtgeschwindigkeit reisen, Ihre Uhr steht und Ihr Lineal zusammengezogen ist 0 Länge.

Es ist natürlich, aber falsch anzunehmen, dass Ihr Bezugssystem an diesem Punkt dasselbe wie ein Photon ist. Daher erfahren Photonen keine Zeit und sehen das gesamte Universum als auf eine Ebene zusammengezogen.

Erstens stimmt der Grenzzustand nicht mit dem überein, was wir sehen, wenn wir Photonen beobachten.

Photonen bewegen sich mit endlicher Geschwindigkeit. Wenn sie fortschreiten, wechseln sie die Phase. Die Vorstellung, dass sie sich in einem Rahmen befinden, in dem keine Zeit vergeht und alle Punkte entlang ihres Pfads auf denselben Punkt komprimiert wurden, ist falsch.

Zweitens kommt man der Geschwindigkeit eines Photons nicht näher.

Dies kann durch eine hyperbolische Tesselation der Ebene veranschaulicht werden. Die folgende Tesselation verwendet 30-, 45- und 90-Grad-Dreiecke. Berühmt wurde es, als Escher es als Grundlage für seine Circle-Limit-Holzschnitte verwendete. In diesem Beitrag repräsentiert es a 2 D Geschwindigkeitsraum.

HSM Coxeter, Kristallsymmetrie und ihre Verallgemeinerungen, Band 51 der Transaktionen der Royal Society of Canada.

Ein Beobachter ist in seinem Bezugssystem stationär. Diese Geschwindigkeit ist der Mittelpunkt. Die Seiten der Dreiecke repräsentieren Boosts in verschiedene Richtungen.

Während du einen Schub nach dem anderen erfährst, sieht der Beobachter, dass du dich immer schneller fortbewegst. Ihre Geschwindigkeit ist ein Punkt, der immer weiter vom Mittelpunkt des Kreises entfernt ist. Aber jeder Boost gibt eine kleinere Änderung Ihrer Geschwindigkeit. Sie erreichen nie den Rand, der die Lichtgeschwindigkeit darstellt.

Nach jedem Boost kann man die Geschwindigkeit eines Photons messen. Jedes Mal fährt es immer noch mit Lichtgeschwindigkeit an Ihnen vorbei. Sie sind seiner Geschwindigkeit nicht näher gekommen.

Dieses Video zeigt, wie Ihnen der Geschwindigkeitsraum erscheint, wenn Sie versuchen, auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Oder versuchen Sie äquivalent, den Rand des Geschwindigkeitsraums zu erreichen. (Es ist nicht ganz dieselbe Tesselation, und der Pfad ist nicht ganz eine gerade Linie. Aber es gibt die Idee.)

Alle Dreiecke sind gleich, obwohl die weit entfernten verzerrt erscheinen. Diese Dreiecke werden normal, wenn Sie sich ihnen nähern.

Egal wie vielen Boosts Sie sich unterziehen, Sie ruhen immer noch in Ihrem eigenen Rahmen. Aus Ihrer Sicht befinden Sie sich im Mittelpunkt des Kreises. Du bist eine endliche Anzahl von Boosts vom Beobachter und eine unendliche Anzahl vom Kreis. Kein Teil des Kreises ist Ihnen näher oder weiter entfernt.

Wenn Sie sich von Dreieck zu Dreieck bewegen, bleiben Sie in Ihrem eigenen Rahmen in Ruhe, obwohl Sie sich weit vom Betrachter entfernen. Sie sehen, dass jeder Boost die gleiche Geschwindigkeitsänderung bewirkt. Allerdings wird der kumulative Effekt auf die Geschwindigkeit des Beobachters immer kleiner. Der Beobachter entfernt sich fast mit Lichtgeschwindigkeit, erreicht sie aber nie.

Aus Ihrer Sicht nähert sich der Betrachter einem Zustand, in dem sein Herrscher zusammenschrumpft 0 und seine Uhr bleibt stehen. Sie könnten denken, dass der Beobachter der Geschwindigkeit eines Photons, das Sie in seine Richtung senden, näher kommt.

Der Beobachter denkt nichts dergleichen. Er sieht Ihre Photonen mit der gleichen Geschwindigkeit wie immer eintreffen, obwohl sie zunehmend rotverschoben sind.

Mathematisch steigen Sie von 1 Boost auf 2 Boosts auf 3 Boosts usw. Das Limit dieser Sequenz ist eine unendliche Anzahl von Boosts. Dies bedeutet wirklich, dass die Sequenz auseinandergeht und es keine Begrenzung gibt. Die Definition einer unendlichen Grenze ist, dass Sie bei einer beliebigen endlichen Zahl nach genügend Schritten diese Zahl passieren werden. Die Grenze ist kein Zustand, in dem Sie auf einem Punkt namens Unendlichkeit sitzen.

Dies bedeutet, dass Sie bei jeder Geschwindigkeit, die langsamer als Licht ist, nach genügend Boosts schneller als diese Geschwindigkeit fahren werden. Aber es gibt nie einen Zustand, in dem Sie mit Lichtgeschwindigkeit fahren.

Wenn Sie versuchen, ein Limit zu konstruieren, würde es ungefähr so ​​aussehen: Für alle ϵ > 0 , es gibt einen Punkt P im Geschwindigkeitsraum, wo Sie die Geschwindigkeit als messen würden v p so dass ( c − v p ) < ϵ . Aber ein Beobachter bei P würde ein Photon an ihm vorbeiziehen sehen c . Also die Grenze als " P → die Kante" ist ein Zustand, in dem der Beobachter bei P ein Photon an ihm vorbeiziehen sieht c . Das bedeutet wirklich bei allen großen Auftrieb, ein Beobachter bei P sieht ein Photon an ihm vorbei c .

Die Trennung zwischen dem Inneren des Kreises und der Kante ist absolut. Alle Punkte im Inneren des Kreises sind unendlich viele Boosts vom Rand. Keine Reihe von Boosts bringt einen Beobachter aus dem Innenraum an den Rand. Ebenso bringt es niemals ein Photon vom Rand ins Innere.

Einige Referenzen zur Mathematik der Tesselation und wie Eschers Holzschnitte sie veranschaulichen:

TL;DR

In der speziellen Relativitätstheorie (und damit in der Physik) gibt es keinen legitimen Beobachter, der sich mit einem Photon bewegt. Daher sind alle Fragen darüber, was ein solcher Beobachter fühlen, sehen oder beobachten würde, wirklich bedeutungslose Fragen.

Für einen externen Beobachter scheint die Zeit für ein Photon stehen geblieben zu sein.

Nein nicht wirklich. Ich glaube, dass diese Aussage implizieren soll, dass eine Uhr, die sich neben einem Photon bewegt, aufhört zu ticken (wie von einem Trägheitsbeobachter beobachtet, in Bezug auf den sich die Uhr mit Lichtgeschwindigkeit bewegt – und somit in Bezug auf alle Trägheitsbeobachter wie alles, was sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, sich mit Lichtgeschwindigkeit in Bezug auf alle Trägheitsbeobachter bewegt). Aber das ist eine bedeutungslose Aussage, weil es keine Uhr geben kann, die sich neben einem Photon bewegt. Und ich würde sagen, hier kann die Geschichte endgültig enden.

Aber diese Beziehung ist reflexiv, sodass es für einen Beobachter, der mit dem Photon reist, scheint, dass das Universum überall stehen geblieben ist.

Also, wie ich erklärt habe, ist die Behauptung, dass für einen externen Beobachter die Zeit für ein Photon stehen geblieben zu sein scheint, nicht richtig – es ist nicht einmal eine richtig aufgestellte Behauptung, die tatsächlich als richtig oder falsch getestet werden kann. Die Prämisse selbst kann nicht realisiert werden.

Aber obendrein ist auch hier das Argument der Reflexivität fehlerhaft. Ganz einfach, weil es keine legitime Vorstellung davon gibt, dass sich ein Beobachter mit einem Photon bewegt, um irgendeine Möglichkeit der Reflexivität hervorzurufen. (Außerdem denke ich, dass das richtige Wort, das hier verwendet werden sollte, eher "Symmetrie" als "Reflexivität" wäre, da sich Reflexivität auf die Beziehung eines Elements zu sich selbst bezieht, aber das OP scheint sich offensichtlich auf die angenommene symmetrische Natur der Beziehung zu beziehen zwischen zwei unterschiedliche Elemente.)

Auch der Raum wird parallel zur Bewegungsrichtung verzerrt, aber nicht senkrecht dazu. Bedeutet dies, dass ein Beobachter, der mit einem Photon reist, die Raumzeit als flache Ebene sieht?

Da es keinen legitimen Beobachter gibt, der sich mit einem Photon bewegt, ist die Frage wiederum strittig - die Frage ist vielmehr nur eine grammatikalisch korrekte Struktur ohne tatsächliche Bedeutung in der Physik.

Das Fazit ist also einfach das, was ich in der TL;DR geschrieben habe, dass es keinen legitimen Beobachter gibt, der sich mit einem Photon in der speziellen Relativitätstheorie (und damit in der Physik) bewegt. Daher sind alle Fragen darüber, was ein solcher Beobachter fühlen, sehen oder beobachten würde, wirklich bedeutungslose Fragen.

Anscheinend fragte Einstein, was passieren würde, wenn wir uns mit einer elektromagnetischen Welle mitbewegen würden. Dann behauptete er, dass wir eine stehende Welle sehen würden und bemerkte, dass eine solche stehende Welle keine Lösung der Maxwellschen Gleichungen sei. Trotzdem ist die Frage nicht ganz sinnlos. Da es ihm half, die Struktur des Elektromagnetismus zu verstehen.
@MoziburUllah Ja, Einstein hat tatsächlich die Frage gestellt, was passieren würde, wenn er neben einem EMW reist. Aber diese Information ist nicht wirklich Physik. Das ist einfach Geschichte. Die Physik ist das, was danach kam, nämlich die spezielle Relativitätstheorie. Und das beantwortete Einsteins Frage vollständig, indem klargestellt wurde, dass die Frage bedeutungslos ist , da kein Beobachter jemals neben einem EMW reisen kann. War die Frage hilfreich? Vielleicht ja, zu Einstein. Ich sage nicht, dass etwas falsch daran ist, diese Frage zu stellen – ich sage nur, dass die Frage bedeutungslos ist und das ist nur Physik!
Ich kann Ihnen hier nicht ganz zustimmen - es ist eigentlich Physik, weil es Einstein geholfen hat, die Rolle der Symmetrie zu verstehen, und dies hat ihm geholfen , SR zu formulieren. Es ist falsch zu sagen, dass diese Frage von Einstein „bedeutungslos“ war, da es nicht SR war, der diese Frage beantwortete – weil dies darauf hindeutet, dass Einstien lediglich die Relativitätstheorie missverstanden hatte, obwohl es tatsächlich Einstein war, der SR entwickelt und formuliert hat.
Im Zusammenhang mit SR mag die Frage bedeutungslos sein, aber wenn wir immer durch unsere aktuellen Theorien eingeschränkt sind, können wir niemals neue Physik entwickeln. Betrachten Sie zum Beispiel die Versuche der modifizierten Gravitation, bestimmte Anomalien in den Rotationskurven von Galaxien zu erklären.
Trotzdem danke, dass du dir die Mühe gemacht hast, meine Frage zu beantworten.
@MoziburUllah Ich glaube, ich habe bereits gesagt, was ich über die Frage des Bewegens neben einem EMW zu sagen hatte, aber ich möchte dennoch hinzufügen (als Antwort auf Ihren Kommentar), dass dies überhaupt nichts mit neuer Physik zu tun hat. Es gibt keinen theoretischen Grund zu der Annahme, dass hinter SR etwas liegt, das auf wundersame Weise beweisen würde, dass es legitime Beobachter geben könnte, die sich neben einem EMW bewegen.
Was Ihre Argumentation angeht, dass Einstein die Relativitätstheorie missverstanden hat, bringen Sie die Dinge wirklich durcheinander. Einstein kannte die Relativitätstheorie einfach nicht, als er die Frage stellte, und als er die Relativitätstheorie formulierte, hatte er vollkommen verstanden, dass es keine Beobachter geben konnte, die sich neben einem EMW bewegten. Als Einstein die Frage stellte, war es keine Dummheit zu fragen – und sie ist es auch jetzt nicht für einen Anfänger in SR. Aber im Lichte der SR, das heißt im Lichte der Physik, ist die Frage bedeutungslos und das ist nur eine Tatsache, wie ich bereits sagte.
Ja, ich weiß, dass. Ich habe nicht behauptet, dass ich neue Physik gefunden habe – das ist ziemlich viel verlangt. Trotzdem finde ich es eine spannende Frage. Was ich in den Kommentaren hier hinterfragt habe, war die Rolle von Gedankenexperimenten in der Physik. Ich glaube nicht, dass ihre Aufgabe nur darin besteht, innerhalb der Grenzen des Bekannten zu bleiben - sonst würden wir, wie gesagt wurde, niemals neue Physik finden können.
Ich habe einen Master in Physik vom Imperial College in London – einer einigermaßen angesehenen Schule. Ich bin also kein Anfänger. Wenn Sie sich die zusätzliche Anmerkung oben ansehen, um den Kontext der Frage zu verdeutlichen, können Sie sehen, warum ich sie gestellt habe. Ich habe nicht vorgeschlagen, dass man tatsächlich in den Rahmen eines Photons steigen könnte - ich glaube nicht, dass ich das geschrieben habe -, aber ich kann verstehen, warum Sie vorauseilen und das denken könnten. Ich habe lediglich nach dem Grenzverhalten aus Sicht eines externen Beobachters gefragt. Das ist keine unnatürliche Frage.
Obwohl ich zugeben muss, dass ich in meiner Darlegung der Frage angesichts des Potenzials für Verwirrung hätte klarer sein können.
Übrigens habe ich nicht behauptet, dass 'Einstein die Relativitätstheorie falsch verstanden hat'! Ich nehme an, Sie beziehen sich auf meinen ersten Kommentar. Um diesen Kommentar zu verdeutlichen: Aus der Newtonschen Physik leitete er ab, dass wir in den Rahmen eines Photons steigen können, er wies dann darauf hin, dass es keine solche Lösung von Maxwells Gleichungen gibt, und entschied dann, dass Maxwells Gleichungen korrekter seien - ich weiß nicht, warum er entschied das - er änderte die Vorstellungen von Raum und Zeit in der Mechanik - und erhielt SR.
Ich denke, dass die letzte Bemerkung, warum er entschieden hat, dass Maxwells Gleichungen korrekter sind, eine ausgezeichnete separate Frage für sich wäre! Ich würde meine Antwort in ein paar Stunden bearbeiten, um eine einheitliche Antwort auf alle Ihre Kommentare zu erhalten.
Es könnte ein Postereri gewesen sein , nachdem er erkannt hatte, dass er die grundlegenden Lorentz-Transformationen aus dieser Annahme ableiten konnte, die bis dahin nur auf einer Ad-hoc-Basis von Lorentz vorgeschlagen worden war - das wäre meine Vermutung.
Wie erlebt ein Photon Raum und Zeit?
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