De Sitters eksperiment med en dobbeltstjerne

De Sitter-eksperimentet med en dobbeltstjerne blev beskrevet af Willem de Sitter i 1913 [1] [2] [3] [4] (og også af Daniel Frost Comstock i 1910 [5] ) og blev brugt til at bekræfte den særlige teori om relativitetsteori i modsætning til konkurrerende relativitetsteori. 1908 ballistisk teori af Walter Ritz , som postulerede en variabel lyshastighed . De Sitter viste, at Ritz' teori forudsagde, at binære stjerners kredsløb ville virke mere excentriske end dem, der var i overensstemmelse med eksperimentet og mekanikkens love , men det eksperimentelle resultat var negativt. Dette blev bekræftet af Brecher i 1977 ved at observere spektret af røntgenstråler [6] . For andre eksperimenter relateret til speciel relativitet, se test af speciel relativitet .

Effekt

Ifølge simpel ballistisk teori skal lyset , der udsendes af et objekt, bevæge sig med en hastighed i forhold til det udsendende objekt. Hvis der ikke er nogen komplicerende trækeffekter , ville man forvente, at lyset bevæger sig med samme hastighed, indtil det til sidst når observatøren. For et objekt, der bevæger sig direkte mod (eller væk fra) en observatør med meter i sekundet, så ville man forvente, at lyset stadig rejser med (eller ) meter i sekundet på det tidspunkt, det nåede os.

I 1913 argumenterede Willem de Sitter for, at hvis dette var sandt, så ville en stjerne, der kredsede i et dobbeltstjernesystem, normalt skiftevis bevæge sig mod os og væk fra os i forhold til os. Lys, der udsendes fra forskellige dele af kredsløbsbanen, vil rejse mod os med forskellige hastigheder. For en nærliggende stjerne med lav kredsløbshastighed (eller hvis baneplan var næsten vinkelret på vores sigtelinje) kan dette simpelthen gøre stjernens kredsløb ustabil, men med en tilstrækkelig kombination af kredsløbshastighed og afstand (og hældning), er den "hurtige " lys, der udsendes under mødet, kunne indhente og endda overhale det "langsomme" lys, der blev udsendt tidligere under den vigende del af stjernens kredsløb, og stjernen i det resulterende billede vil blive skjult. Det vil sige , at Keplers bevægelseslove tilsyneladende ville blive overtrådt for en fjern observatør.

De Sitter udførte en undersøgelse af binære stjerner og fandt ikke tilfælde, hvor stjernernes beregnede kredsløb syntes at være ikke-Keplerianske. Da den overordnede forskel i flyvetider mellem "hurtige" og "langsomme" lyssignaler forventes at skalere lineært med afstand i simpel ballistisk teori, og undersøgelsen ville (statistisk) omfatte stjerner med en rimelig spredning i afstande og kredsløbshastigheder og orienteringer, de Sitter konkluderede, at effekten skulle observeres, hvis modellen var korrekt, og dens fravær betød, at den ballistiske teori næsten helt sikkert var forkert.

Noter

• Moderne eksperimenter af de Sitter-typen modbeviser ideen om, at lys kan bevæge sig med en hastighed, der til dels afhænger af emitterens hastighed ( c'=c + kv ), hvor hastigheden af ​​emitteren v kan være positiv eller negativ, og koefficient k tager en værdi fra 0 til 1 , der angiver i hvilken grad lysets hastighed afhænger af kildens hastighed. De Sitter satte en øvre grænse på k < 0,002, men absorptionseffekter gør dette resultat mistænkeligt [8] .
• De Sitters erfaring er blevet kritiseret for dens overtagelseseffekt af J. G. Fox . Det vil sige, at lysstrålerne under deres flugt til Jorden ville blive absorberet og genudsendt af interstellart stof, nærmest i hvile i forhold til Jorden, således at lysets hastighed skulle blive konstant i forhold til Jorden, uanset bevægelsen af ​​den eller de primære kilder [9] .
• I 1977 offentliggjorde Kenneth Brecher resultaterne af en lignende dobbeltundersøgelse og kom til en lignende konklusion: Enhver tilsyneladende afvigelse i binærstjernernes kredsløb er for små til at understøtte en ballistisk teori. I modsætning til de Sitter observerede han røntgenspektret og udelukkede derved den mulige indflydelse af absorptionseffekten. Han satte en øvre grænse [6] .
• Der er også jordiske eksperimenter, der taler imod sådanne teorier, se eksperimenter til at teste ballistiske teorier .

1. ↑ W. de Sitter, Ein astronomischer Beweis für die Konstanz der Lichgeshwindigkeit Arkiveret 30. november 2016 på Wayback Machine Physik. Zeitscher , 14, 429 (1913).
2. ↑ W. de Sitter, Über die Genauigkeit, innerhalb welcher die Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung der Quelle behauptet werden kann Arkiveret 3. marts 2016 på Wayback Machine Physik. Zeitscher , 14, 1267 (1913).
3. ↑ de Sitter, Willem (1913), Et bevis på lysets hastigheds konstanthed, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences bind 15 (2): 1297–1298 
4. ↑ de Sitter, Willem (1913), Om lysets hastigheds konstanthed, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences bind 16 (1): 395–396 
5. ↑  
6. ↑ 1 2 Brecher, K. (1977). "Er lysets hastighed uafhængig af kildens hastighed." Fysiske anmeldelsesbreve . 39 (17): 1051-1054. Bibcode : 1977PhRvL..39.1051B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.39.1051 .
7. ↑ Bergmann, Peter. Introduktion til relativitetsteorien . - Dover Publications, Inc., 1976. - S.  19–20 . "I nogle tilfælde bør vi observere den samme komponent af dobbeltstjernesystemet samtidigt på forskellige steder, og disse 'spøgelsesstjerner' ville forsvinde og dukke op igen i løbet af deres periodiske bevægelser." — ISBN 0-486-63282-2 .
8. ↑ de Sitter, Willem (1913), Om lysets hastigheds konstanthed, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences bind 16 (1): 395–396 
9. ↑ Fox, JG (1965), Evidence Against Emission Theories, American Journal of Physics bind 33 (1): 1-17