Envejs lysets hastighed

Envejs lyshastighed - lysets hastighed i en lige linje (uden refleksioner) fra kilden til modtageren, som bruger forskellige ure. Når man bruger udtrykket " lyshastighed ", er det nogle gange nødvendigt at skelne mellem dens envejshastighed og dens tovejshastighed. Envejslyshastigheden fra en kilde til en modtager kan ikke måles uanset aftalen om, hvordan urene ved kilden og modtageren er synkroniseret. Det er dog eksperimentelt muligt at måle tur-retur-hastigheden (eller to-vejs lyshastighed ), når kilden og modtageren fungerer under de samme forhold med det samme ur. Dette kan være en vej fra kilden til en anden modtager, som straks sender signalet tilbage, eller fra kilden til spejlet og tilbage. Albert Einstein valgte en sådan timingkonvention (se Einstein timing ), der gjorde envejshastighed lig med tovejshastighed. Konstansen af envejshastighed i enhver given inertiramme er kernen i hans teori om speciel relativitet , selvom alle denne teoris eksperimentelt verificerbare forudsigelser er uafhængige af denne konvention [1] [2] .

Alle eksperimenter, der forsøgte direkte at måle lysets envejshastighed, uafhængigt af timing, var mislykkede [3] . Disse eksperimenter fastslår direkte, at langsom klokkesynkronisering svarer til Einstein-synkronisering, som er et vigtigt træk ved den særlige relativitetsteori. Selvom disse eksperimenter ikke direkte fastslår isotropien af lysets envejshastighed, da det har vist sig, at urets langsomme bevægelse, indeholder Newtons bevægelseslove og inertielle referencerammer allerede antagelsen om en isotrop envejshastighed af lys [4] . Generelt har disse eksperimenter vist sig at være i overensstemmelse med en anisotropisk envejslyshastighed , hvis tovejslyshastigheden er isotrop [1] [5] .

"Lysets hastighed" i denne artikel refererer til hastigheden af al elektromagnetisk stråling i et vakuum

To-vejs hastighed

Den to-vejs lyshastighed er den gennemsnitlige lyshastighed fra et punkt, såsom en kilde, til et spejl og tilbage. Fordi lyset starter og slutter det samme sted, er det kun nødvendigt med et enkelt ur for at måle den samlede tid, så denne hastighed kan eksperimentelt bestemmes uafhængigt af et hvilket som helst tidsskema for uret. Enhver måling, hvor lys bevæger sig en lukket bane, betragtes som en to-vejs hastighedsmåling.

Mange eksperimenter i speciel relativitet, såsom Michelson-Morley-eksperimentet og Kennedy-Thorndike- eksperimentet , har inden for snævre grænser vist, at to-vejs lyshastigheden i en inertiramme er isotrop og uafhængig af den betragtede lukkede vej. Isotropiske Michelson-Morley-eksperimenter bruger ikke et eksternt ur til direkte at måle lysets hastighed, men sammenligner snarere to interne frekvenser eller to ure. Derfor kaldes sådanne eksperimenter nogle gange for "ur-anisotropi-eksperimenter", da hver arm af Michelson-interferometeret kan betragtes som et lysur med en bestemt hastighed (hastighed) afhængig af orienteringen [6] .

Siden 1983 har måleren været "defineret" som den afstand, lyset tilbagelægger i et vakuum på 1⁄299.792.458 sekunder [ 7 ] . Det betyder, at lysets hastighed ikke længere eksperimentelt kan måles i SI-enheder, men længden af en meter kan sammenlignes eksperimentelt med nogle andre længdestandarder.

Envejshastighed

Selvom gennemsnitshastigheden langs en tovejsbane kan måles, er envejshastigheden i den ene eller den anden retning udefineret (og ikke blot ukendt), indtil det er bestemt, hvad "samme tid" på to forskellige steder er. For at måle den tid, det tager lys at rejse fra et sted til et andet, skal du kende start- og sluttiderne målt på samme tidsskala. Dette kræver enten to synkroniserede ure, et i begyndelsen og et i slutningen af stien, eller en måde at levere signalet øjeblikkeligt fra start til slut. Men der er ingen øjeblikkelige måder at overføre information på. Den målte værdi af den gennemsnitlige envejshastighed afhænger således af den metode, der anvendes til at synkronisere urene ved start- og slutpunkterne og er et spørgsmål om enighed. Lorentz-transformationer er defineret på en sådan måde, at lysets envejshastighed vil blive målt uanset den valgte inertiereferenceramme [8] .

Nogle forfattere som Mansouri og Sexl (1977) [9] [10] og Will (1992) [11] har hævdet, at dette problem ikke påvirker målingen af isotropien af lysets envejshastighed, f.eks. pga. til afhængig af retningen af ændringer i forhold til den valgte (æteriske) referenceramme Σ. De baserede deres analyse på en særlig fortolkning af RMS-teorien i forhold til eksperimenter, hvor lys følger en ensrettet vej og langsom clock-overførsel . Will var enig i, at det ikke var muligt at måle hastigheden i én retning mellem to ure ved hjælp af time-of-flight- metoden uden et tidskredsløb, selvom han argumenterede: "" ... resultaterne af at teste isotropien af lyshastigheden mellem to ure, på grund af ændringen i orienteringen af udbredelsesvejen i forhold til Σ, behøver ikke at afhænge af, hvordan de blev synkroniseret...". Han tilføjede, at æterteorier kun kunne forenes med relativitet ved at introducere ad hoc hypotese [11] I senere artikler (2005, 2006) vil Will henvise til disse eksperimenter som en måling af " isotropi af lysets hastighed ved hjælp af envejsudbredelse " [6] [12] .

Andre som Zhang (1995, 1997) [1] [13] og Anderson 'et al'. (1998) [2] viste, at denne fortolkning er forkert. For eksempel bemærkede Anderson et al., at enigheden om simultanitet allerede bør overvejes i en foretrukken referenceramme, så alle antagelser vedrørende isotropien af envejslyshastigheden og andre hastigheder i denne ramme er også et spørgsmål om overensstemmelse. Derfor forbliver RMS en nyttig testteori til at analysere Lorentz-invarians og lysets tovejshastighed, men ikke lysets envejshastighed. De konkluderede: "... man kan ikke engang håbe på at teste lysets hastigheds isotropi uden i løbet af det samme eksperiment at opnå mindst en ensidig numerisk værdi, der ville modsige synkronicitetskonventionen." [2] Ved at bruge generaliseringer af Lorentz-transformationer med anisotrope envejshastigheder påpegede Zhang og Anderson, at alle hændelser og eksperimentelle resultater, der er kompatible med Lorentz-transformationer og isotrope envejs-lyshastigheder, også skal være kompatible med transformationer, der holder to-vejs. lysets hastighed konstant og isotrop, og tillader anisotrope envejshastigheder.

Synkroniseringskonventioner

Måden fjernstyrede ure synkroniseres på kan påvirke alle afstandsrelaterede tidsmålinger, såsom hastigheds- eller accelerationsmålinger. I eksperimenter med isotropi er simultanitetskonventioner ofte ikke eksplicit angivet, men er implicitte i definitionen af koordinater eller i fysikkens love [2] .

Synkronisering ved Einsteins metode

Denne metode synkroniserer eksterne ure, så lysets envejshastighed bliver to-vejs. Hvis et signal sendt fra A på tidspunktet t ankommer til B på tidspunktet t og vender tilbage til A på tidspunktet t , så gælder følgende konvention: $t_{1}$ $t_{2}$ ${\displaystyle t_{3))$

t_{2}=t_{1}+{\tfrac {1}{2}}\left(t_{3}-t_{1}\right)

Langsomt urskift

Det er let at demonstrere, at hvis to ure er tætte og synkroniserede, og det ene ur hurtigt fjernes og sættes i igen, så vil de to ure ikke længere være synkroniserede på grund af tidsudvidelse . Dette er blevet bekræftet i mange eksperimenter og er relateret til tvillingeparadokset [14] [15] .

Men hvis et ur langsomt flyttes i ramme S og bringes tilbage til det første, vil de forblive praktisk talt synkrone ved tilbagekomst. Ure kan forblive synkroniserede til vilkårlig præcision, hvis de flyttes langsomt nok. Forudsat at ure altid forbliver synkroniserede under langsom overførsel, selvom de er adskilte, kan denne metode bruges til at synkronisere to rumligt adskilte ure. I grænsen, når overførselshastigheden har en tendens til nul, er denne metode eksperimentelt og teoretisk ækvivalent med Einstein-synkronisering [4] . Selvom effekten af tidsudvidelse på dette ur ikke kan negligeres, når den analyseres i en anden bevægelig referenceramme S', forklarer det, hvorfor uret forbliver synkroniseret i S, mens det ikke er synkroniseret i referenceramme S', hvilket demonstrerer relativiteten af samtidighed i overensstemmelse med Einsteins synkronisering [16] . Derfor er det vigtigt at kontrollere ækvivalensen mellem disse clock timing-skemaer for speciel relativitet, og nogle eksperimenter, hvor lys følger en ensrettet vej, har bevist denne ækvivalens med en høj grad af nøjagtighed.

Ikke-standard synkronisering

Som demonstreret af Hans Reichenbach og Adolf Grünbaum , er Einstein-synkronisering kun et specialtilfælde af et mere generelt synkroniseringstilfælde, der efterlader lysets tovejshastighed invariabel, men giver mulighed for forskellige envejshastigheder. I det generelle tilfælde ændres Einstein-synkroniseringsformlen ved at erstatte ½ med ε: [4]

t_{2}=t_{1}+\varepsilon \left(t_{3}-t_{1}\right).

ε kan have værdier mellem 0 og 1. Det er vist, at dette skema kan bruges til observationelt ækvivalente omformuleringer af Lorentz-transformationen, se generaliseringer af Lorentz-transformationerne med anisotrope envejshastigheder .

I overensstemmelse med den eksperimentelt bekræftede ækvivalens mellem Einsteins synkronisering og langsomme urdrift, som kræver viden om tidsudvidelsen af det bevægende ur, bør ikke-standardsynkroniseringer også påvirke tidsudvidelsen. Det er faktisk blevet vist, at tidsudvidelsen af et bevægeligt ur afhænger af den envejshastighedskonvention, der bruges i hans formel [17] . Det vil sige, at tidsudvidelsen kan måles ved at synkronisere to stationære ure A og B, og sammenligne aflæsningerne af det bevægelige ur C med dem. Ændring af timing-konventionen for A og B gør tidsudvidelsen (såvel som lysets envejshastighed). ) afhængig af retning. Samme konvention gælder også for effekten af tidsudvidelse på Doppler-effekten [18] . Kun når tidsudvidelsen måles på lukkede stier, er den ikke til forhandling og kan entydigt måles som lysets tovejshastighed. Tidsudvidelse på lukkede stier er blevet målt i Hafele-Keating eksperimentet og i bevægelige partikeltidsudvidelseseksperimenter som Bailey et al ( 1977) [19] . Det såkaldte tvillingeparadoks opstår således i alle transformationer, der bevarer konstanten af lysets tovejshastighed.

Inertielle referencerammer og dynamik

Der har været indvendinger mod envejshastigheden af lys konventionen, at dette koncept er tæt forbundet med dynamik , Newtons love og inerti referencerammer [4] . Laks beskrev nogle variationer af denne indvending ved hjælp af bevarelse af momentum , hvilket indebærer, at to identiske legemer på samme sted, som accelererer lige meget i modsatte retninger, skal bevæge sig med samme envejshastighed [20] . Tilsvarende hævdede Oganyan, at inertielle referencerammer er defineret således, at Newtons bevægelseslove bevares til en første tilnærmelse. Derfor, da bevægelseslovene forudsiger isotropiske envejshastigheder for legemer, der bevæger sig med samme acceleration, og på grund af eksperimenterne, der viser ækvivalensen mellem Einstein-synkronisering og langsom urfremrykning, synes det nødvendigt direkte at måle, at lysets hastighed er isotrop i inerti referencerammer. Ellers må begrebet inerti-referencerammer og bevægelseslove erstattes af meget mere komplekse versioner, herunder anisotrope koordinater [21] [22] .

Andre har dog vist, at dette ikke grundlæggende er i modstrid med aftalen om lysets envejshastighed [4] . Laks (Salmon) hævdede, at bevarelsen af momentum i sin standardform indebærer fra begyndelsen en isotrop envejshastighed af bevægelige legemer. Således involverer det i det væsentlige den samme konvention som for den isotrope envejs-lyshastighed, så at bruge den som et argument mod lyshastighedskonventionen ville være "looping" [20] . Også som svar på Ohanian hævdede MacDonald og Martinez, at selvom fysikkens love bliver mere komplekse med ikke-standard timing, er de stadig en fungerende måde at beskrive fænomener på. De hævdede også, at det ikke er nødvendigt at definere inertielle referencerammer i forhold til Newtons bevægelseslove, da dette kan gøres ved andre metoder [23] [24] . Derudover skelnede Iyer og Prabhu mellem "isotropiske inertialrammer" med standardsynkronisering og "anisotropiske inertierammer" med ikke-standardsynkronisering [25] .

Eksperimenter, der ser ud til at måle lysets envejshastighed

Eksperimenter, der hævdede at bruge et envejslyssignal

Et eksperiment af Gravis, Rodriguez og Ruiz-Camacho

I oktober 2009-udgaven af American Journal of Physics rapporterede Greaves, Rodriguez og Ruiz-Camacho en ny metode til måling af lysets envejshastighed [26] . I juni 2013-udgaven af American Journal of Physics gentog Hankins, Rackson og Kim Greaves' eksperiment, hvor de udledte lysets envejshastighed med større nøjagtighed [27] . Forsøget beviser med større nøjagtighed, at forsinkelsen af signalet i returvejen til måleapparatet er konstant og ikke afhænger af lysbanens slutpunkt, hvilket gør det muligt at måle lysets envejshastighed.

J. Finkelstein viste, at Gravis-eksperimentet faktisk måler lysets tovejshastighed [28] .

I novemberudgaven af Indian Journal of Physics offentliggjorde Ahmed et al. en omfattende gennemgang af en- og tosidede eksperimenter for at teste isotropien af lysets hastighed [29] .

Eksperimenter, hvor lys følger en ensrettet vej

Mange eksperimenter designet til at måle lysets envejshastighed, eller variationer deraf, er blevet (og bliver nogle gange stadig) udført, så lyset følger en ensrettet vej [30] . Disse eksperimenter er blevet hævdet at måle lysets envejshastighed uanset ursynkroniseringskonventionen, men det har vist sig, at de faktisk alle måler lysets tovejshastighed, da de er i overensstemmelse med generaliserede Lorentz-transformationer, inklusive synkronisering med forskellige envejshastigheder baseret på lysets isotrope tovejshastighed.

Disse eksperimenter bekræfter også overensstemmelsen mellem clock-synkronisering ved langsom overførsel og Einstein-synkronisering [31] . Selvom nogle forfattere har hævdet, at dette er tilstrækkeligt til at demonstrere isotropien af envejs-lyshastigheden, [10] er det vist, at sådanne eksperimenter ikke på nogen meningsfuld måde kan måle (ani)isotropien af envejshastigheden af lys, indtil inertialrammerne og koordinaterne ikke er defineret fra starten, således at de rumlige og tidsmæssige koordinater samt ures langsomme bevægelse kan beskrives isotropisk. Uanset disse forskellige fortolkninger er den observerede overensstemmelse mellem disse typer af synkronisering en vigtig forudsigelse af speciel relativitet, da det kræver, at uret, der bæres, gennemgår tidsudvidelse (som i sig selv afhænger af synkronisering), når det ses fra en anden referenceramme.

JPL eksperiment

Dette eksperiment, udført i 1990 af NASA's Jet Propulsion Laboratory , målte tidspunktet for flyvning af lyssignaler gennem en fiberoptisk forbindelse mellem to brint -maser- ure [32] . I 1992 blev resultaterne af eksperimentet analyseret af Will Clifford, som konkluderede, at eksperimentet faktisk målte lysets envejshastighed [11] .

I 1997 blev eksperimentet genanalyseret af Zhang, som viste, at tovejshastighed faktisk blev målt [33] .

Römers måling

Den første eksperimentelle bestemmelse af lysets hastighed blev foretaget af O. Roemer . Det kan se ud til, at dette eksperiment måler den tid, det tager lys at rejse gennem en del af jordens kredsløb og dermed måler dens envejshastighed. Dette eksperiment blev dog omhyggeligt analyseret af Zhang, som viste, at eksperimentet ikke måler hastigheden uafhængigt af ursynkroniseringsskemaet, men faktisk bruger Jupiter-systemet som et langsomt bevægende ur til at måle lysets transittid [34] .

Den australske fysiker Karlov viste også, at Roemer faktisk målte lysets hastighed, hvilket implicit antog, at lysets hastigheder er lige store i den ene og den anden retning [35] [36] .

Andre eksperimenter, der sammenligner Einsteins synkronisering med langsom clock shift-synkronisering

Eksperiment	År		$\Delta c/c$
Roterende eksperiment Moessbauer (Moessbauer)	1960	Gammastråler blev sendt fra bagsiden af den roterende skive til dens centrum. Det var forventet, at anisotropien af lysets hastighed ville føre til Doppler-skift.	$<3\ gange 10^{-8}$
Vessot og andre . [37]	1980	Time-of-flight sammenligning af uplink og downlink signal Gravity Probe A.	$\sim 10^{-8}\!$
Riis m.fl. _ [38]	1988	Sammenligning af frekvensen af to-fotonabsorption i en stråle af hurtige partikler, hvis retning har ændret sig i forhold til fiksstjerner, med frekvensen af en absorber i hvile.	$<3\ gange 10^{-9}$
Nelson (Nelson) og andre . [39]	1992	Sammenligning af pulsfrekvenserne for en brintmaser og laserstrålingsimpulser. Længden af stien var 26 km	$<1,5\ gange 10^{-6}$
Ulv og Petit (Ulv, Petit) [40]	1997	Ursammenligning mellem brint-maser-ure på jorden og cæsium- og rubidiumure ombord på 25 GPS -satellitter.	$<5\ gange 10^{-9}$

Eksperimenter, der kan udføres ved lysets envejshastighed

Selvom eksperimenter ikke kan udføres, når lysets envejshastighed måles uafhængigt af et hvilket som helst klokkesynkroniseringsskema, kan der udføres eksperimenter, der måler ændringen i lysets envejshastighed på grund af for eksempel bevægelsen af en kilde. Et sådant eksperiment er de Sitter-eksperimentet om observation af binære stjerner (1913), endelig gentaget i røntgenspektret af K. Brescher i 1977; [41] eller jordforsøg af Alvager et al. (1963); [42] som viser, at når den måles i en inerti-referenceramme, afhænger lysets envejshastighed ikke af kildens bevægelse inden for den eksperimentelle nøjagtighed. I sådanne eksperimenter kan ure synkroniseres på enhver bekvem måde, da kun ændringen i lysets hastighed måles.

Observationer af ankomsten af stråling fra fjerne astronomiske begivenheder har vist, at lysets envejshastighed ikke ændrer sig med frekvensen, det vil sige, at der ikke er nogen vakuumspredning af lys [43] . Tilsvarende blev forskelle i envejsudbredelsen af venstre og højre fotoner, hvilket førte til vakuum dobbeltbrydning , udelukket ved at observere den samtidige ankomst af lys fra fjerne stjerner [44] . For de nuværende begrænsninger på begge effekter, som ofte analyseres ved hjælp af en udvidelse af standardmodellen, se "vakuum dispersion" og "vakuum dobbeltbrydning" i den moderne søgen efter Lorentz invarians overtrædelser.

To-vejs og en-vejs hastighedseksperimenter ved hjælp af en udvidelse af standardmodellen

Mens de ovenfor beskrevne eksperimenter blev analyseret ved hjælp af generaliserede Lorentz-transformationer , som i Robertson-Mansouri-Sekl-teorien, er mange moderne test baseret på en udvidelse af standardmodellen. Denne testteori inkluderer alle mulige overtrædelser af Lorentz-invariansen af ikke kun den særlige relativitetsteori, men også standardmodellen og den generelle relativitetsteori . Hvad angår isotropien af lyshastigheden, er både tosidede og ensidede begrænsninger beskrevet ved hjælp af koefficienter (3x3 matricer): [45]

${\tilde {\kappa }}_{e-}$ , der repræsenterer anisotrope skift i lysets tovejshastighed, [46] [47]
${\tilde {\kappa}}_{o+}$ , der repræsenterer de anisotrope forskelle i envejshastigheden af de kolliderende stråler langs aksen, [46] [47]
${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{tr))$ , der repræsenterer isotrope (orienteringsuafhængige) skift i lysets envejsfasehastighed [ 48] .

Siden 2002 er en række eksperimenter blevet udført (og tester stadig) alle disse koefficienter ved hjælp af for eksempel en symmetrisk og asymmetrisk optisk resonator . Inden for , , og ingen overtrædelser af Lorentz-invarians er observeret fra 2013. For detaljer og kilder, se Moderne søgninger efter krænkelse af Lorentz-invarians .. ${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{e-}=\scriptstyle (-0,31\pm 0,73)\ gange 10^{-17))$ ${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{o+}=\scriptstyle 0.7\pm 1\gange 10^{-14))$ ${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{tr}=\scriptstyle -0.4\pm 0.9\ gange 10^{-10))$

Imidlertid er den delvist arbitrære karakter af disse mængder blevet demonstreret af Alan Kostelecki et al. , der påpeger, at sådanne ændringer i lysets hastighed kan elimineres ved passende koordinattransformationer og feltredefinitioner. Selvom dette ikke eliminerer Lorentz-krænkelse i sig selv , da en sådan omdefinition kun flytter Lorentz-krænkelse fra fotonsektoren til SMV-stofsektoren, forbliver disse eksperimenter gyldige tests af Lorentz-krænkelse [45] . Der er ensidige SME-koefficienter, som ikke kan omdefineres til andre sektorer, fordi forskellige lysstråler fra samme afstand er direkte ved siden af hinanden, se forrige afsnit.

Teorier, hvor lysets envejshastighed ikke er lig med tovejshastigheden

Teorier svarende til speciel relativitetsteori

Lorentz' teori om æter

I 1904 og 1905 foreslog Hendrik Lorenz og Henri Poincaré en teori for at forklare dette[ hvad? ] resultat gennem indflydelsen af bevægelse gennem æteren på længden af fysiske genstande og hastigheden, hvormed uret går. På grund af bevægelsen gennem æteren skulle genstandene have været aftagende i bevægelsesretningen, og uret ville være blevet langsommere. I denne teori forbliver langsomt bevægende ure således ikke synkroniserede, selvom dette ikke kan observeres. De ligninger, der beskriver denne teori, er kendt som Lorentz-transformationer . I 1905 blev disse transformationer de grundlæggende ligninger i Einsteins specielle relativitetsteori, som gav de samme resultater uden reference til æteren.

I denne teori, på grund af observatørens bevægelse gennem æteren, er lysets envejshastighed kun lig med tovejshastigheden i æterens referenceramme og er ikke ens i andre referencerammer. Forskellen mellem lysets envejs- og tovejshastighed kan dog aldrig observeres på grund af æterens indvirkning på timer og længder. Derfor bruger denne model også Poincaré-Einstein-konventionen, som gør lysets envejshastighed isotropisk i alle referencerammer.

Selvom denne teori eksperimentelt ikke kan skelnes fra speciel relativitet, bruges Lorentz' teori ikke længere af hensyn til filosofisk præference og på grund af udviklingen af generel relativitet.

Generaliseringer af Lorentz-transformationerne med anisotrope envejshastigheder

Synkroniseringsskemaet foreslået af Reichenbach og Grünbaum, som de kaldte ε-synkronisering, blev videreudviklet af forfattere som Edwards (1963), [49] Winnie (1970), [17] Anderson og Stedman (1977), som omformulerede Lorentz transformere uden ændringer i hans fysiske forudsigelser [1] [2] . For eksempel erstattede Edwards Einsteins postulat om, at lysets envejshastighed er konstant, når den måles i en inertiramme med postulatet:

Lysets tovejshastighed i vakuum, målt i to (inertielle) referencerammer, der bevæger sig med en konstant relativ hastighed, er den samme uanset eventuelle antagelser om envejshastighed [49] .

Således forbliver den gennemsnitlige rundturshastighed en eksperimentelt verificerbar tovejshastighed, mens envejshastigheden for lys i modsatte retninger kan være:

c_{\pm }={\frac {c}{1\pm \kappa )).

hvor κ kan variere fra 0 til 1. I grænsen, hvor κ nærmer sig 1, kan lys bevæge sig i én retning øjeblikkeligt og i den anden med en fuld rejsetid. Efter Edwards og Vinnie formulerede Anderson et al. generaliserede Lorentz-transformationer til vilkårlig form: [2]

{\begin{aligned}d{\tilde {t}}'=&{\tilde {\gamma }}\left[1+\kappa \cdot {\tilde {\mathbf {v} }}/c -\kappa '\cdot {\tilde {\mathbf {v} }}'/c\right]d{\tilde {t}}-\left(\kappa '+{\tilde {\gamma }}{\tilde {\mathbf {v} }}'\right)\cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}/c\\&-\left[{\tilde {\gamma }}\left(1+\kappa \cdot {\tilde {\mathbf {v} }}/c\right)-1\right]{\frac {\kappa '\cdot {\tilde {\mathbf {v} }}}{{\tilde {\ mathbf {v} }}^{2}c}}{\tilde {\mathbf {v} }}\cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}+{\tilde {\gamma }}\kappa \ cdot {\tilde {\mathbf {v} }}\left(\kappa \cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}\right)/c,\\d{\tilde {\mathbf {x} } }'=&-{\tilde {\gamma }}{\tilde {\mathbf {v} }}d{\tilde {t}}+d{\tilde {\mathbf {x} }}+\venstre[{ \tilde {\gamma }}\left(1+\kappa \cdot {\tilde {\mathbf {v} }}/c\right)-1\right]{\frac ({\tilde {\mathbf {v} }}\cdot d\mathbf {x} }{{\tilde {\mathbf {v} }}^{2}}}{\tilde {\mathbf {v} }}-{\tilde {\gamma }}{ \tilde {\mathbf {v} }}\left(\kappa \cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}\right)/c,\\{\tild  e {\gamma }}=&\gamma \left(1-\kappa \cdot \mathbf {v} /c\right),\\{\tilde {\mathbf {v} }}=&{\frac {\ mathbf {v} }{1-\kappa \cdot \mathbf {v} /c}},\end{aligned}}

(hvor K og K' er synkroniseringsvektorer i henholdsvis rammer S og S'). Denne transformation viser, at lysets envejshastighed er betinget i alle referencerammer, hvilket efterlader tovejshastigheden invariant. For κ = 0 opnår vi Einstein-synkroniseringen, som fører til standard Lorentz-transformationen. Som vist af Edwards, Winnie og Mansouri-Sekl kan der ved en passende omarrangering af de synkrone parametre opnås en eller anden form for "absolut samtidighed" for at modellere den grundlæggende antagelse af Lorentz' æterteori. Det vil sige, at i én referenceramme vælges lysets envejshastighed som isotrop, og i alle andre referencerammer får den værdien af denne "foretrukne" referenceramme gennem "ekstern synkronisering" [9] .

Alle forudsigelser afledt af en sådan transformation kan eksperimentelt ikke skelnes fra alle standard Lorentz-transformationer; den eneste forskel er, at tiden for det valgte ur adskiller sig fra Einsteins alt efter afstanden i en bestemt retning [50] .

Teorier, der ikke svarer til speciel relativitetsteori

Noter

↑ 1 2 3 4 Yuan-Zhong Zhang. Særlig relativitet og dens eksperimentelle grundlag . - World Scientific , 1997. - ISBN 978-981-02-2749-4 . Arkiveret kopi (ikke tilgængeligt link) . Hentet 27. juli 2018. Arkiveret fra originalen 19. maj 2012. (ubestemt)
↑ 1 2 3 4 5 6 Anderson, R.; Vetharaniam, I. & Stedman, G.E. (1998), Konventionalitet af synkronisering, gauge-afhængighed og testteorier om relativitet , Physics Reports bind 295(3-4): 93-180 3
↑ Michael Tooley. Tid, spænding og årsagssammenhæng . - Oxford University Press , 2000. - S. 350. - ISBN 978-0-19-825074-6 .
↑ 1 2 3 4 5 Janis, Allen (2010). "Conventionality of Simultaneity" Arkiveret 11. september 2018 på Wayback Machine , "Transport of Clocks" Arkiveret 11. september 2018 på Wayback Machine . I Zalta, Edward N. Stanford Encyclopedia of Philosophy.
↑ Jong-Ping Hsu; Yuan Zhong Zhang. Lorentz og Poincaré Invarians: 100 års relativitet . - World Scientific , 2001. - ISBN 978-981-02-4721-8 .
↑ 1 2 Will, CM Special Relativity: A Centenary Perspective //Poincare Seminar 2005 / T. Damour; O. Darrigol; B. Duplantier; V. Rivasseau. Basel: Birkhauser, 2005. - S. 33-58. - doi : 10.1007/3-7643-7436-5_2 .
↑ 17. generalkonference om vægte og mål (1983), resolution 1,
↑ Zhang (1997), s. 24
↑ 1 2 Mansouri R.; Sexl EN En testteori om speciel relativitet. I: Samtidighed og klokkesynkronisering (engelsk) // Gen. Rel. Gravit. : journal. - 1977. - Bd. 8 , nr. 7 . - s. 497-513 . - doi : 10.1007/BF00762634 . - .
↑ 1 2 Mansouri R.; Sexl RU En testteori om speciel relativitet: II. Første ordens test // Gen. Rel. Gravit. : journal. - 1977. - Bd. 8 , nr. 7 . - S. 515-524 . - doi : 10.1007/BF00762635 . - .
↑ 1 2 3 Will, Clifford M. Ursynkronisering og isotropi af lysets envejshastighed // Physical Review D : journal . - 1992. - Bd. 45 , nr. 2 . - S. 403-411 . - doi : 10.1103/PhysRevD.45.403 . - .
↑ Will, CM Konfrontationen mellem generel relativitet og eksperiment // Living Rev. i forhold. : journal. - 2006. - Bd. 9 . — S. 12 . - doi : 10.12942/lrr-2006-3 . - . - arXiv : gr-qc/0510072 .
↑ Zhang, Yuan Zhong. Testteorier om speciel relativitet (engelsk) // Generel relativitet og gravitation : tidsskrift. - 1995. - Bd. 27 , nr. 5 . - S. 475-493 . - doi : 10.1007/BF02105074 . - .
↑ Hafele, JC; Keating, REAround-the-World Atomic Clocks: Predicted Relativistic Time Gains (engelsk) // Science : journal. - 1972. - 14. juli ( bd. 177 , nr. 4044 ). - S. 166-168 . - doi : 10.1126/science.177.4044.166 . - . — PMID 17779917 .
↑ CO Alley, i NASA Goddard Space Flight Center, Proc. af den 13. Ann. Præcis tid og tidsinterval (PTTI) Appl. og Planlægningsmøde, s. 687-724, 1981, tilgængelig online Arkiveret fra originalen den 27. juli 2011. .
↑ Giulini, Domenico. Synkronisering ved langsom urtransport // Special Relativity: A First Encounter. 100 år siden Einstein . - Oxford University Press , 2005. - ISBN 0191620866 . Special Relativity: Et første møde med " Google Books "
↑ 1 2 Winnie, JAA Special Relativity without One Way Velocity Assumptions // Videnskabsfilosofi: tidsskrift. - 1970. - Bd. 37 , nr. 2 . - S. 81-99, 223-38 . - doi : 10.1086/288296 . — .
↑ Debs, Talal A.; Redhead, Michael LG Tvilling-"paradokset" og konventionaliteten ved samtidighed // American Journal of Physics : tidsskrift. - 1996. - Bd. 64 , nr. 4 . - S. 384-392 . - doi : 10.1119/1.18252 . — .
↑ Bailey et al. Målinger af relativistisk tidsdilatation for positive og negative myoner i et cirkulært kredsløb (engelsk) // Nature : journal. - 1977. - Bd. 268 , nr. 5618 . - S. 301-305 . - doi : 10.1038/268301a0 . — .
↑ 1 2 Wesley C. Salmon. Den filosofiske betydning af lysets envejshastighed // Noûs : journal. - 1977. - Bd. 11 , nr. 3 . - S. 253-292 . - doi : 10.2307/2214765 . — .
↑ Ohanian, Hans C. Dynamikkens rolle i synkroniseringsproblemet // American Journal of Physics : journal. - 2004. - Bd. 72 , nr. 2 . - S. 141-148 . - doi : 10.1119/1.1596191 . — .
↑ Ohanian, Hans C. Svar på "Kommentar(er) om 'Dynamikkens rolle i synkroniseringsproblemet'," af A. Macdonald og AA Martínez // American Journal of Physics : tidsskrift. - 2005. - Bd. 73 , nr. 5 . - S. 456-457 . - doi : 10.1119/1.1858449 . — .
↑ Martínez, Alberto A. Konventioner og inerti referencerammer // American Journal of Physics : tidsskrift. - 2005. - Bd. 73 , nr. 5 . - S. 452-454 . - doi : 10.1119/1.1858446 . - . Arkiveret fra originalen den 2. september 2012.
↑ MacDonald, Alan. Kommentar til "Dynamikkens rolle i synkroniseringsproblemet," af Hans C. Ohanian // American Journal of Physics : tidsskrift. - 2004. - Bd. 73 , nr. 5 . - S. 454-455 . - doi : 10.1119/1.1858448 . - .
↑ Iyer, Chandru; Prabhu, GM En konstruktiv formulering af lysets envejshastighed (engelsk) // American Journal of Physics : tidsskrift. - 2010. - Bd. 78 , nr. 2 . - S. 195-203 . - doi : 10.1119/1.3266969 . — . - arXiv : 1001.2375 .
↑ Greaves, ED; Rodríguez, An Michel & Ruiz-Camacho, J. (2009), A one-way speed of light experiment , American Journal of Physics bind 77 (10): 894–896 , DOI 10.1119/1.3160665
↑ Hankins A.; Rackson C. & Kim WJ (2013), Fotonladningseksperiment , Am. J Phys. T. 81 (6): 436–441 , DOI 10.1119/1.4793593
↑ Finkelstein, J. (2009), Envejslyshastighed? , American Journal of Physics bind 78 (8): 877 , DOI 10.1119/1.3364868
↑ Md. F. Ahmed; Brendan M. Quine; Stoyan Sargoytchev & AD Stauffer (2012), A Review of One-Way and Two-Way Experiment to Test the Isotropy of the Speed of Light , Indian Journal of Physics bind 86(9): 835–848 , DOI 10.1007/ s12648- 012-0112-4
↑ Roberts, Schleif (2006): Relativitets FAQ, One-Way Tests of Light-Speed Isotropy Arkiveret 15. oktober 2009 på Wayback Machine
↑ Anderson, R.; Vetharaniam, I.; Stedman, GE (1998), "Conventionality of synchronization, gauge dependence and test theories of relativity", Physics Reports, 295(3-4): 93-180
↑ Krisher et al. Test af isotropien af lysets envejshastighed ved hjælp af brint-maser-frekvensstandarder (engelsk) // Physical Review D : journal. - 1990. - Bd. 42 , nr. 2 . - s. 731-734 . - doi : 10.1103/PhysRevD.42.731 . - .
↑ Zhang (1997), s. 148-150
↑ Zhang (1997), s. 91-94
↑ Karlov L. Giver Römers metode en ensrettet lyshastighed? (engelsk) // Australian Journal of Physics : journal. - 1970. - Bd. 23 . - S. 243-253 . - doi : 10.1071/PH700243 . - .
↑ Simulation of Kinematics of Special Theory of Relativity Arkiveret 30. juli 2018 på Wayback Machine
↑ Vessot et al. Test af relativistisk gravitation med en rumbåren brintmaser (engelsk) // Physical Review Letters : journal. - 1980. - Bd. 45 , nr. 29 . - S. 2081-2084 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.45.2081 . — .
↑ Riis et al. Test af isotropien af lysets hastighed ved hjælp af hurtigstrålelaserspektroskopi (engelsk) // Physical Review Letters : journal. - 1988. - Bd. 60 , nr. 11 . - S. 81-84 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.60.81 . - .
↑ Nelson et al. Eksperimentel sammenligning af tidssynkroniseringsteknikker ved hjælp af lyssignaler og urtransport på den roterende jord // Proceedings of the 24th PTTI meeting: journal. - 1992. - Bd. 24 . - S. 87-104 . (utilgængeligt link)
↑ Wolf, Peter; Petit, Gerard. Satellittest af speciel relativitet ved hjælp af det globale positioneringssystem // Physical Review A : journal . - 1997. - Bd. 56 , nr. 6 . - P. 4405-4409 . - doi : 10.1103/PhysRevA.56.4405 . - . . - ".".
↑ Brecher, K. (1977), Er lysets hastighed uafhængig af kildens hastighed , Physical Review Letters bind 39(17): 1051–1054 , DOI 10.1103/PhysRevLett.39.1051
↑ Alvager, T.; Nilsson, A. & Kjellman, J. (1963), A Direct Terrestrial Test of the Second Postulat of Special Relativity , Nature T. 197 (4873): 1191 , DOI 10.1038/1971191a0
↑ Amelino-Camelia, G. Astrophysics: Burst of support for relativity // Nature : journal. - 2009. - Bd. 462 , nr. 7271 . - S. 291-292 . - doi : 10.1038/462291a . — . — PMID 19924200 .
↑ Laurent et al. Begrænsninger på Lorentz Invariance Violation ved hjælp af integral/IBIS observationer af GRB041219A (engelsk) // Physical Review D : journal. - 2011. - Bd. 83 , nr. 12 . — S. 121301 . - doi : 10.1103/PhysRevD.83.121301 . - . - arXiv : 1106.1068 .
↑ 1 2 Kostelecký, V. Alan; Mewes, Matthew (2002). "Signaler for Lorentz krænkelse i elektrodynamik". Fysisk gennemgang D. 66 (5): 056005. arXiv : hep-ph/0205211 . Bibcode : 2002PhRvD..66e6005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.66.056005 . S2CID 21309077 .
↑ 1 2 Hohensee et al. Forbedrede begrænsninger på isotrope skift og anisotropier af lysets hastighed ved hjælp af roterende kryogene safiroscillatorer // Fysisk gennemgang D : tidsskrift . - 2010. - Bd. 82 , nr. 7 . — S. 076001 . - doi : 10.1103/PhysRevD.82.076001 . - . - arXiv : 1006.1376 .
↑ 1 2 Hohensee et al. Kovariant kvantisering af Lorentz-krænkende elektromagnetisme (engelsk) : tidsskrift. - 2010. - . - arXiv : 1210.2683 . ; Standalone version af arbejde, der indgår i ph.d. Afhandling af M. A. Hohensee.
↑ Tobar et al. Nye metoder til at teste Lorentz violation in electrodynamics (engelsk) // Physical Review D : journal. - 2005. - Bd. 71 , nr. 2 . — S. 025004 . - doi : 10.1103/PhysRevD.71.025004 . - . - arXiv : hep-ph/0408006 .
↑ 1 2 Edwards, WF Special Relativity in Anisotropic Space // American Journal of Physics : tidsskrift. - 1963. - Bd. 31 , nr. 7 . - S. 482-489 . - doi : 10.1119/1.1969607 . - .
↑ Zhang (1997), s. 75-101

Links

Information kan transmitteres med dobbelt lyshastighed Arkiveret 14. marts 2018 på Wayback Machine
Et eksperiment til at bestemme de relative afvigelser i lysets hastighed, når en stråle passerer i én retning Arkiveret 28. juli 2018 på Wayback Machine
Populærvidenskabelig video om problemerne med at måle lysets envejshastighed.
Rizzi, Guido; Ruggiero, Matteo Luca; Serafini, Alessio (2005). "Synkroniseringsmålere og principperne for speciel relativitet". Fysikkens grundlag . 34 (12): 1835-1887. arXiv : gr-qc/0409105 . Bibcode : 2004FoPh...34.1835R . DOI : 10.1007/s10701-004-1624-3 .
Sonego, Sebastiano; Pin, Massimo (2009). "Fundamenter for anisotropisk relativistisk mekanik". Tidsskrift for matematisk fysik . 50 (4): 042902-1-042902-28. arXiv : 0812.1294 . Bibcode : 2009JMP....50d2902S . DOI : 10.1063/1.3104065 .

Eksperimentel verifikation af speciel relativitetsteori
Hastighed/Isotropi	Michelsons oplevelse Kennedy-Thorndike-oplevelsen Ives-Stilwell eksperiment Eksperimenter med en optisk resonator De Sitters eksperiment med en dobbeltstjerne Hammar oplevelse Neutrinohastighedsmåling
Lorentz invarians	Moderne søgninger efter krænkelse af Lorentz-invarians Hughes og Drever eksperimenter Troughton-Noble eksperiment Rayleigh og Brace eksperimenter Troughton-Rankin eksperiment da: Antistoftest af Lorentz-overtrædelse da: Lorentz-overtrædende neutrinoscillationer da: Lorentz-krænkende elektrodynamik
Tidsudvidelse Lorentz kontraktion	Ives-Stilwell eksperiment Eksperimenter med Mossbauer-rotoren da: Eksperimentel test af tidsudvidelse Hafele-Keating eksperiment Længde sammentrækning bekræftelser
Energi	da: Test af relativistisk energi og momentum Kaufman-Bucherer-Neumann eksperimenter
Fizeau/Sagnac	Fizeaus oplevelse Sagnac-oplevelsen Michelson-Gal-Pearson eksperiment
Alternativer	Gendrivelser af æter-teorien Gendrivelse af den ballistiske teori
Generel	Envejs lysets hastighed da: Testteorier om speciel relativitet en: Standard-Model Extension