Viteza unică a luminii

Viteza unidirecțională a luminii - viteza luminii în linie dreaptă (fără reflexii) de la sursă la receptor, care utilizează ceasuri diferite. Când se utilizează termenul „ viteza luminii ”, uneori este necesar să se facă distincția între viteza sa într-un singur sens și viteza sa în două sensuri. Viteza unidirecțională a luminii de la o sursă la un receptor nu poate fi măsurată indiferent de acordul asupra modului în care ceasurile de la sursă și receptor sunt sincronizate. Cu toate acestea, este posibil să se măsoare în mod experimental viteza dus-întors (sau viteza în două sensuri a luminii ) atunci când sursa și receptorul funcționează în aceleași condiții cu același ceas. Aceasta poate fi o cale de la sursă la un alt receptor, care trimite imediat semnalul înapoi, sau de la sursă la oglindă și înapoi. Albert Einstein a ales o astfel de convenție de cronometrare (vezi cronometrarea Einstein ) care a făcut ca viteza într-un singur sens să fie egală cu viteza în două sensuri. Constanța vitezei unidirecționale în orice cadru inerțial dat este în centrul teoriei sale a relativității speciale , deși toate predicțiile verificabile experimental ale acestei teorii sunt independente de această convenție [1] [2] .

Toate experimentele care au încercat să măsoare direct viteza unidirecțională a luminii, independent de sincronizare, nu au avut succes [3] . Aceste experimente stabilesc direct că sincronizarea lentă a ceasului este echivalentă cu sincronizarea Einstein, care este o caracteristică importantă a relativității speciale. Deși aceste experimente nu stabilesc direct izotropia vitezei unidirecționale a luminii, deoarece s-a demonstrat că mișcarea lentă a ceasului, legile mișcării lui Newton și cadrele de referință inerțiale conțin deja ipoteza unei viteze izotrope într-un singur sens. de lumină [4] . În general, aceste experimente s-au dovedit a fi în concordanță cu o viteză unidirecțională anizotropă a luminii dacă viteza în două sensuri a luminii este izotropă [1] [5] .

„Viteza luminii” din acest articol se referă la viteza tuturor radiațiilor electromagnetice în vid

Viteză în două sensuri

Viteza bidirecțională a luminii este viteza medie a luminii de la un punct, cum ar fi o sursă, la o oglindă și înapoi. Deoarece lumina începe și se termină în același loc, este necesar doar un singur ceas pentru a măsura timpul total, astfel încât această viteză poate fi determinată experimental independent de orice schemă de sincronizare a ceasului. Orice măsurătoare în care lumina parcurge o cale închisă este considerată o măsurătoare a vitezei în două sensuri.

Multe experimente în relativitatea specială, cum ar fi experimentul Michelson-Morley și experimentul Kennedy-Thorndike , au arătat în limite strânse că viteza în două sensuri a luminii într-un cadru inerțial este izotropă și independentă de calea închisă luată în considerare. Experimentele izotrope de tip Michelson-Morley nu folosesc un ceas extern pentru a măsura direct viteza luminii, ci mai degrabă compară două frecvențe interne sau două ceasuri. Prin urmare, astfel de experimente sunt uneori numite „experimente de anizotropie a ceasului”, deoarece fiecare braț al interferometrului Michelson poate fi considerat ca un ceas de lumină având o anumită viteză (rată) în funcție de orientare [6] .

Din 1983, contorul a fost „definit” ca distanța parcursă de lumină în vid în 1⁄299.792.458 secunde [ 7 ] . Aceasta înseamnă că viteza luminii nu mai poate fi măsurată experimental în unități SI, dar lungimea unui metru poate fi comparată experimental cu alte standarde de lungime.

Viteză într-un singur sens

Deși viteza medie de-a lungul unei traiectorii în două sensuri poate fi măsurată, viteza într-un sens într-o direcție sau alta este nedefinită (și nu doar necunoscută) până când se stabilește ce este „aceeași oră” în două locații diferite. Pentru a măsura timpul necesar luminii pentru a călători dintr-un loc în altul, trebuie să cunoașteți timpii de început și de sfârșit măsurați pe aceeași scară de timp. Acest lucru necesită fie două ceasuri sincronizate, unul la început și unul la sfârșitul traseului, fie o modalitate de a furniza semnalul instantaneu de la început până la sfârșit. Dar nu există modalități instantanee de a transfera informații. Astfel, valoarea măsurată a vitezei medii într-un singur sens depinde de metoda utilizată pentru sincronizarea ceasurilor la punctele de start și de sosire și este o chestiune de acord. Transformările Lorentz sunt definite în așa fel încât viteza unidirecțională a luminii să fie măsurată indiferent de cadrul de referință inerțial ales [8] .

Unii autori precum Mansouri și Sexl (1977) [9] [10] și Will (1992) [11] au susținut că această problemă nu afectează măsurarea izotropiei vitezei unidirecționale a luminii, de exemplu, datorită la dependentă de direcția schimbărilor în raport cu cadrul de referință selectat (eteric) Σ. Ei și-au bazat analiza pe o interpretare particulară a teoriei RMS în raport cu experimentele în care lumina urmează o cale unidirecțională și transfer lent de ceas . Will a fost de acord că nu a fost posibil să se măsoare viteza într-o singură direcție între două ceasuri folosind metoda timpului de zbor fără un circuit de sincronizare, deși a susținut: "" ... rezultatele testării izotropiei vitezei luminii între două ceasuri, din cauza schimbării orientării căii de propagare în raport cu Σ, nu trebuie să depindă de modul în care au fost sincronizate...". El a adăugat că teoriile eterului nu pot fi reconciliate cu relativitatea decât prin introducerea ad-hoc. ipoteza [11] În lucrările ulterioare (2005, 2006) Will se va referi la aceste experimente ca o măsurare a „ izotropiei vitezei luminii folosind propagarea unidirecțională ” [6] [12] .

Cu toate acestea, alții precum Zhang (1995, 1997) [1] [13] și Anderson „et al”. (1998) [2] au arătat că această interpretare este incorectă. De exemplu, Anderson și colab. au remarcat că acordul asupra simultaneității ar trebui să fie deja luat în considerare într-un cadru de referință preferat, astfel încât toate ipotezele privind izotropia vitezei unidirecționale a luminii și a altor viteze din acest cadru sunt, de asemenea, o chestiune de acord. Prin urmare, RMS rămâne o teorie de testare utilă pentru analiza invarianței Lorentz și a vitezei bidirecționale a luminii, dar nu și a vitezei unidirecționale a luminii. Ei au concluzionat: „... nici măcar nu se poate spera să se testeze izotropia vitezei luminii fără, în cursul aceluiași experiment, să se obțină cel puțin o valoare numerică unilaterală care să contrazică convenția de sincronicitate”. [2] Folosind generalizări ale transformărilor Lorentz cu viteze unidirecționale anizotrope , Zhang și Anderson au subliniat că toate evenimentele și rezultatele experimentale compatibile cu transformările Lorentz și viteza izotropă unidirecțională a luminii trebuie, de asemenea, să fie compatibile cu transformările care păstrează bidirecțiile. viteza luminii constantă și izotropă și permițând viteze unidirecționale anizotrope.

Convenții de sincronizare

Modul în care sunt sincronizate ceasurile de la distanță poate afecta toate măsurătorile de timp legate de distanță, cum ar fi măsurătorile de viteză sau accelerație. În experimentele de izotropie, convențiile de simultaneitate nu sunt adesea menționate în mod explicit, dar sunt implicite în definirea coordonatelor sau în legile fizicii [2] .

Sincronizare prin metoda lui Einstein

Această metodă sincronizează ceasurile de la distanță, astfel încât viteza unidirecțională a luminii devine bidirecțională. Dacă un semnal trimis de la A la momentul t ajunge la B la momentul t și revine la A la momentul t , atunci se aplică următoarea convenție: $t_{1}$ $t_{2}$ $t_{3)$

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

Schimbare lentă a ceasului

Este ușor de demonstrat că, dacă două ceasuri sunt apropiate și sincronizate, iar apoi un ceas este îndepărtat rapid și reintrodus, atunci cele două ceasuri nu vor mai fi sincronizate din cauza dilatării timpului . Acest lucru a fost verificat în multe experimente și este legat de paradoxul gemenilor [14] [15] .

Cu toate acestea, dacă un ceas este mutat încet în cadrul S și adus înapoi la primul, el va rămâne practic sincron la întoarcere. Ceasurile pot rămâne sincronizate cu o precizie arbitrară dacă sunt mișcate suficient de încet. Presupunând că ceasurile rămân întotdeauna sincronizate în timpul transferului lent, chiar dacă sunt separate, această metodă poate fi folosită pentru a sincroniza două ceasuri separate spațial. În limita când rata de transfer tinde spre zero, această metodă este echivalentă experimental și teoretic cu sincronizarea Einstein [4] . Deși efectul dilatației timpului asupra acestui ceas nu poate fi neglijat atunci când este analizat într-un alt cadru de referință în mișcare S', el explică de ce ceasul rămâne sincronizat în S în timp ce nu este sincronizat în cadrul de referință S', demonstrând relativitatea simultaneității în conformitate cu Sincronizarea lui Einstein [16 ] . Prin urmare, verificarea echivalenței dintre aceste scheme de temporizare a ceasului este importantă pentru relativitatea specială, iar unele experimente în care lumina urmează o cale unidirecțională au dovedit această echivalență cu un grad ridicat de precizie.

Sincronizare non-standard

După cum au demonstrat Hans Reichenbach și Adolf Grünbaum , sincronizarea Einstein este doar un caz special al unui caz de sincronizare mai general, care lasă invariabilă viteza bidirecțională a luminii, dar permite diferite viteze într-un singur sens. În cazul general, formula de sincronizare Einstein este schimbată prin înlocuirea ½ cu ε: [4]

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

ε poate avea valori între 0 și 1. S-a demonstrat că această schemă poate fi utilizată pentru reformulări echivalente observaționale ale transformării Lorentz, vezi generalizări ale transformărilor Lorentz cu viteze unidirecționale anizotrope .

În conformitate cu echivalența confirmată experimental între sincronizarea lui Einstein și deriva lentă a ceasului, care necesită cunoașterea dilatației în timp a ceasului în mișcare, sincronizările non-standard ar trebui să afecteze și dilatarea timpului. Într-adevăr, s-a demonstrat că dilatarea timpului a unui ceas în mișcare depinde de convenția de viteză unidirecțională utilizată în formula sa [17] . Adică, dilatarea timpului poate fi măsurată prin sincronizarea a două ceasuri staționare A și B și comparând citirile ceasului în mișcare C cu acestea. ) în funcție de direcție. Aceeași convenție se aplică și efectului dilatării timpului asupra efectului Doppler [18] . Numai atunci când dilatarea timpului este măsurată pe căi închise este nenegociabilă și poate fi măsurată fără ambiguitate la fel ca viteza în două sensuri a luminii. Dilatarea timpului pe căi închise a fost măsurată în experimentul Hafele-Keating și în experimentele de dilatare a timpului de particule în mișcare, cum ar fi Bailey și colab . ( 1977) [19] . Astfel, așa-numitul paradox geamăn apare în toate transformările care păstrează constanța vitezei bidirecționale a luminii.

Cadre inerțiale de referință și dinamică

Au existat obiecții la convenția unidirecțională a vitezei luminii, că acest concept este strâns legat de dinamică , legile lui Newton și cadrele de referință inerțiale [4] . Salmon a descris unele variații ale acestei obiecții folosind conservarea impulsului , ceea ce implică faptul că două corpuri identice în același loc, care accelerează în mod egal în direcții opuse, trebuie să se miște cu aceeași viteză într-un singur sens [20] . În mod similar, Oganyan a susținut că cadrele de referință inerțiale sunt definite astfel încât legile de mișcare ale lui Newton sunt păstrate până la o primă aproximare. Prin urmare, deoarece legile mișcării prezic viteze izotrope unidirecționale ale corpurilor care se mișcă cu accelerație egală și din cauza experimentelor care demonstrează echivalența dintre sincronizarea Einstein și avansarea lentă a ceasului, pare necesar să se măsoare direct faptul că viteza luminii este izotropă în cadre de referință inerțiale. În caz contrar, conceptul de cadre de referință inerțiale și legile de mișcare trebuie înlocuite cu versiuni mult mai complexe, incluzând coordonatele anizotrope [21] [22] .

Cu toate acestea, alții au arătat că acest lucru nu contrazice fundamental acordul privind viteza unidirecțională a luminii [4] . Somon (Somon) a susținut că conservarea impulsului în forma sa standard implică de la început o viteză izotropă unidirecțională a corpurilor în mișcare. Astfel, implică în esență aceeași convenție ca și pentru viteza izotropă unidirecțională a luminii, deci folosirea acesteia ca argument împotriva convenției privind viteza luminii ar fi „buclă” [20] . De asemenea, ca răspuns la Ohanian, MacDonald și Martinez au susținut că, deși legile fizicii devin mai complexe cu sincronizarea non-standard, ele sunt încă un mod de lucru de a descrie fenomenele. De asemenea, ei au susținut că nu este necesar să se definească cadre de referință inerțiale în termenii legilor mișcării lui Newton, deoarece acest lucru se poate face prin alte metode [23] [24] . În plus, Iyer și Prabhu au făcut distincție între „cadre inerțiale izotrope” cu sincronizare standard și „cadre inerțiale anizotrope” cu sincronizare non-standard [25] .

Experimente care par să măsoare viteza unidirecțională a luminii

Experimente care pretindeau că folosesc un semnal luminos unidirecțional

Un experiment de Gravis, Rodriguez și Ruiz-Camacho

În numărul din octombrie 2009 al American Journal of Physics, Greaves, Rodriguez și Ruiz-Camacho au raportat o nouă metodă de măsurare a vitezei unidirecționale a luminii [26] . În numărul din iunie 2013 al Jurnalului American de Fizică, Hankins, Rackson și Kim au repetat experimentul lui Greaves, determinând viteza unidirecțională a luminii cu o mai mare acuratețe [27] . Experimentul demonstrează cu o mai mare acuratețe că întârzierea semnalului pe calea de întoarcere la dispozitivul de măsurare este constantă și nu depinde de punctul final al căii luminii, ceea ce face posibilă măsurarea vitezei unidirecționale a luminii.

J. Finkelstein a arătat că experimentul Gravis măsoară de fapt viteza în două sensuri a luminii [28] .

În numărul din noiembrie a Jurnalului Indian de Fizică, Ahmed și colab. au publicat o revizuire cuprinzătoare a experimentelor unilaterale și bilaterale pentru a testa izotropia vitezei luminii [29] .

Experimente în care lumina urmează o cale unidirecțională

Multe experimente menite să măsoare viteza unidirecțională a luminii sau variațiile acesteia au fost (și uneori sunt încă) făcute astfel încât lumina să urmeze o cale unidirecțională [30] . S-a afirmat că aceste experimente măsoară viteza unidirecțională a luminii, indiferent de convenția de sincronizare a ceasului, dar s-a demonstrat că de fapt toate măsoară viteza în două sensuri a luminii, deoarece sunt în concordanță cu transformările Lorentz generalizate, inclusiv sincronizarea. cu diferite viteze unidirecționale bazate pe viteza izotropă în două sensuri a luminii.

Aceste experimente confirmă, de asemenea, acordul dintre sincronizarea ceasului prin transfer lent și sincronizarea Einstein [31] . Deși unii autori au susținut că acest lucru este suficient pentru a demonstra izotropia vitezei unidirecționale a luminii, [10] s-a demonstrat că astfel de experimente nu pot măsura în niciun mod semnificativ (ani)izotropia vitezei unidirecționale a luminii. lumină până când cadrele și coordonatele inerțiale nu sunt definite de la bun început, astfel încât coordonatele spațiale și temporale, precum și mișcarea lentă a ceasurilor, pot fi descrise izotrop. Indiferent de aceste interpretări diferite, acordul observat între aceste tipuri de sincronizare este o predicție importantă a relativității speciale, deoarece necesită ca ceasul transportat să sufere o dilatare a timpului (care în sine depinde de sincronizare) atunci când este privit dintr-un cadru de referință diferit.

Experiment JPL

Acest experiment, realizat în 1990 de Jet Propulsion Laboratory al NASA , a măsurat timpul de zbor al semnalelor luminoase printr-o legătură de fibră optică între două ceasuri maser cu hidrogen [32] . În 1992, rezultatele experimentului au fost analizate de Will Clifford, care a concluzionat că experimentul măsura într-adevăr viteza unidirecțională a luminii [11] .

În 1997, experimentul a fost reanalizat de Zhang, care a arătat că viteza în două sensuri era de fapt măsurată [33] .

Măsurarea lui Römer

Prima determinare experimentală a vitezei luminii a fost făcută de O. Roemer . S-ar putea părea că acest experiment măsoară timpul necesar luminii pentru a călători printr-o parte a orbitei pământului și astfel măsoară viteza într-un singur sens. Totuși, acest experiment a fost analizat cu atenție de Zhang, care a arătat că experimentul nu măsoară viteza independent de schema de sincronizare a ceasului, ci folosește de fapt sistemul Jupiter ca un ceas care se mișcă încet pentru a măsura timpul de tranzit al luminii [34] .

Fizicianul australian Karlov a mai arătat că Roemer a măsurat efectiv viteza luminii, făcând implicit presupunerea că vitezele luminii sunt egale într-o direcție și în cealaltă [35] [36] .

Alte experimente care compară sincronizarea lui Einstein cu sincronizarea lentă a ceasului

Experiment	An		$\Delta c/c$
Experiment rotativ Moessbauer (Moessbauer)	1960	Raze gamma au fost trimise din spatele discului care se învârte în centrul acestuia. Era de așteptat ca anizotropia vitezei luminii să ducă la schimbări Doppler.	$<3\times 10^{-8}$
Vessot și alții . [37]	1980	Compararea timpului de zbor a semnalului pe legătură în sus și pe legătura în jos Gravity Probe A .	$\sim 10^{-8}\!$
Riis și alții . [38]	1988	Comparația frecvenței de absorbție a doi fotoni într-un fascicul de particule rapide, a cărui direcție s-a schimbat în raport cu stelele fixe, cu frecvența unui absorbant în repaus.	$<3\times 10^{-9}$
Nelson (Nelson) și alții . [39]	1992	Comparația frecvențelor impulsurilor unui maser cu hidrogen și a impulsurilor de radiație laser. Lungimea potecii a fost de 26 km	$<1,5\times 10^{-6}$
Lupul și Micul (Lupul, Micul) [40]	1997	Comparația ceasurilor dintre ceasurile maser cu hidrogen de la sol și ceasurile cu cesiu și rubidiu de la bordul a 25 de sateliți GPS .	$<5\times 10^{-9}$

Experimente care pot fi făcute la viteza unidirecțională a luminii

Deși experimentele nu pot fi efectuate atunci când viteza unidirecțională a luminii este măsurată independent de orice schemă de sincronizare a ceasului, pot fi efectuate experimente care măsoară modificarea vitezei unidirecționale a luminii datorată, de exemplu, mișcării unei surse. Un astfel de experiment este experimentul de Sitter privind observarea stelelor binare (1913), repetat în final în spectrul de raze X de K. Brescher în 1977; [41] sau experiment la sol de Alvager și colab.(1963); [42] care arată că atunci când este măsurată într-un cadru de referință inerțial, viteza unidirecțională a luminii nu depinde de mișcarea sursei în cadrul preciziei experimentale. În astfel de experimente, ceasurile pot fi sincronizate în orice mod convenabil, deoarece se măsoară doar schimbarea vitezei luminii.

Observațiile privind sosirea radiațiilor de la evenimente astronomice îndepărtate au arătat că viteza unidirecțională a luminii nu se modifică cu frecvența, adică nu există dispersie în vid a luminii [43] . În mod similar, diferențele în propagarea unidirecțională a fotonilor din stânga și din dreapta, care conduc la birefringență în vid , au fost excluse prin observarea sosirii simultane a luminii din stele îndepărtate [44] . Pentru constrângerile actuale asupra ambelor efecte, care sunt adesea analizate folosind o extensie a modelului standard, vezi „dispersia în vid” și „birefringență în vid” în căutarea modernă a încălcărilor invarianței Lorentz.

Experimente de viteză bidirecțională și unidirecțională folosind o extensie a modelului standard

În timp ce experimentele descrise mai sus au fost analizate folosind transformări Lorentz generalizate , ca în teoria Robertson-Mansouri-Sekl, multe teste moderne se bazează pe o extensie a modelului standard. Această teorie de test include toate încălcările posibile ale invarianței Lorentz nu numai ale teoriei speciale a relativității, ci și ale modelului standard și ale teoriei generale a relativității . În ceea ce privește izotropia vitezei luminii, atât constrângerile cu două laturi, cât și cele unilaterale sunt descrise folosind coeficienți (matrice 3x3): [45]

${\tilde {\kappa }}_{e-}$ , reprezentând schimbări anizotrope ale vitezei în două sensuri a luminii, [46] [47]
${\tilde {\kappa }}_{o+}$ , reprezentând diferențele anizotrope în viteza unidirecțională a fasciculelor care se ciocnesc de-a lungul axei, [46] [47]
${\tilde {\kappa })_{tr}$ , reprezentând deplasări izotrope (independente de orientare) în viteza de fază unidirecțională a luminii [48] .

Din 2002, au fost efectuate (și încă sunt încă) o serie de experimente care testează toți acești coeficienți folosind, de exemplu, un rezonator optic simetric și asimetric . În , și nu s-au observat încălcări ale invarianței Lorentz începând cu 2013. Pentru detalii și surse, consultați Căutări moderne pentru încălcarea invarianței Lorentz .. ${\tilde {\kappa })_{e-}=\scriptstyle (-0,31\pm 0,73)\times 10^{-17)$ ${\tilde {\kappa })_{o+}=\scriptstyle 0,7\pm 1\times 10^{-14)$ ${\tilde {\kappa })_{tr}=\scriptstyle -0,4\pm 0,9\times 10^{-10)$

Cu toate acestea, natura parțial arbitrară a acestor cantități a fost demonstrată de Alan Kostelecki și colab. , subliniind că astfel de modificări ale vitezei luminii pot fi eliminate prin transformări adecvate de coordonate și redefiniri de câmp. Deși acest lucru nu elimină încălcarea Lorentz în sine , deoarece o astfel de redefinire nu face decât să schimbe încălcarea Lorentz din sectorul fotonului în sectorul materiei SME, prin urmare aceste experimente rămân teste valide ale încălcării Lorentz [45] . Există coeficienți IMM-uri unilaterali care nu pot fi redefiniti pentru alte sectoare, deoarece fascicule de lumină diferite de la aceeași distanță sunt direct unul lângă celălalt, vezi secțiunea anterioară.

Teorii în care viteza unidirecțională a luminii nu este egală cu viteza în două sensuri

Teorii echivalente cu relativitatea specială

Teoria lui Lorentz despre eter

În 1904 și 1905 Hendrik Lorenz și Henri Poincaré au propus o teorie pentru a explica acest lucru.[ ce? ] rezultă prin influența mișcării prin eter asupra lungimii obiectelor fizice și a vitezei cu care funcționează ceasul. Datorită mișcării prin eter, obiectele ar fi trebuit să scadă pe direcția mișcării, iar ceasul ar fi încetinit. Astfel, în această teorie, ceasurile care se mișcă încet nu rămân sincronizate, deși acest lucru nu poate fi observat. Ecuațiile care descriu această teorie sunt cunoscute sub numele de transformări Lorentz . În 1905, aceste transformări au devenit ecuațiile de bază ale teoriei speciale a relativității a lui Einstein, care a oferit aceleași rezultate fără referire la eter.

În această teorie, datorită mișcării observatorului prin eter, viteza unidirecțională a luminii este egală cu viteza bidirecțională numai în cadrul de referință eteric și nu este egală în alte cadre de referință. Cu toate acestea, diferența dintre viteza unidirecțională și cea bidirecțională a luminii nu poate fi observată niciodată datorită acțiunii eterului asupra orelor și lungimii. Prin urmare, acest model folosește și convenția Poincaré-Einstein, care face ca viteza unidirecțională a luminii să fie izotropă în toate cadrele de referință.

Deși această teorie nu se poate deosebi experimental de relativitatea specială, teoria lui Lorentz nu mai este folosită din motive de preferință filozofică și din cauza dezvoltării relativității generale.

Generalizări ale transformărilor Lorentz cu viteze unidirecționale anizotrope

Schema de sincronizare propusă de Reichenbach și Grünbaum, pe care au numit-o ε-sincronizare, a fost dezvoltată în continuare de autori precum Edwards (1963), [49] Winnie (1970), [17] Anderson și Stedman (1977), care au reformulat Lorentz. se transformă fără modificări în previziunile sale fizice [1] [2] . De exemplu, Edwards a înlocuit postulatul lui Einstein că viteza unidirecțională a luminii este constantă atunci când este măsurată într-un cadru inerțial cu postulatul:

Viteza bidirecțională a luminii în vid, măsurată în două cadre de referință (inerțiale) care se mișcă cu o viteză relativă constantă, este aceeași, indiferent de orice ipoteze despre viteza într-un singur sens [49] .

Astfel, viteza medie dus-întors rămâne o viteză bidirecțională verificabilă experimental, în timp ce viteza într-un singur sens a luminii în direcții opuse poate fi:

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

unde κ poate varia de la 0 la 1. În limita în care κ se apropie de 1, lumina poate călători într-o direcție instantaneu și în cealaltă cu un timp de călătorie complet. În urma lui Edwards și Vinnie, Anderson și colab. au formulat transformări Lorentz generalizate pentru forma arbitrară: [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} }}+\left[{ \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{aliniat}}

(unde κ și κ ' sunt vectori de sincronizare în cadrele S și respectiv S'). Această transformare arată că viteza unidirecțională a luminii este condiționată în toate cadrele de referință, lăsând invariantă viteza în două sensuri. Pentru κ = 0, obținem sincronizarea Einstein, care duce la transformarea standard Lorentz. După cum au arătat Edwards, Winnie și Mansouri-Sekl, printr-o rearanjare adecvată a parametrilor sincroni, chiar și un fel de „simultaneitate absolută” poate fi realizată pentru a modela ipoteza de bază a teoriei eterului lui Lorentz. Adică, într-un cadru de referință, viteza unidirecțională a luminii este aleasă ca izotropă, iar în toate celelalte cadre de referință ea preia valoarea acestui cadru de referință „preferat” prin „sincronizare externă” [9] .

Toate predicțiile derivate dintr-o astfel de transformare nu se pot distinge experimental de toate transformările Lorentz standard; singura diferență este că ora ceasului selectat diferă de cea a lui Einstein în funcție de distanța într-o anumită direcție [50] .

Teorii care nu sunt echivalente cu relativitatea specială

Note

↑ 1 2 3 4 Yuan-Zhong Zhang. Relativitatea specială și fundamentele sale experimentale . - World Scientific , 1997. - ISBN 978-981-02-2749-4 . Copie arhivată (link indisponibil) . Consultat la 27 iulie 2018. Arhivat din original la 19 mai 2012. (nedefinit)
↑ 1 2 3 4 5 6 Anderson, R.; Vetharaniam, I. & Stedman, G.E. (1998), Convenționalitatea sincronizării, dependența de gauge și teoriile de testare ale relativității , Physics Reports vol. 295(3–4): 93–180 3
↑ Michael Tooley. Timp, tensiune și cauzalitate . - Oxford University Press , 2000. - P. 350. - ISBN 978-0-19-825074-6 .
↑ 1 2 3 4 5 Janis, Allen (2010). „Conventionality of Simultaneity” Arhivat 11 septembrie 2018 la Wayback Machine , „Transport of Clocks” Arhivat 11 septembrie 2018 la Wayback Machine . În Zalta, Edward N. Stanford Encyclopedia of Philosophy.
↑ Jong-Ping Hsu; Yuan Zhong Zhang. Invarianța Lorentz și Poincaré: 100 de ani de relativitate . - 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 .
↑ A 17- a Conferință Generală pentru Greutăți și Măsuri (1983), Rezoluția 1,
↑ Zhang (1997), p. 24
↑ 1 2 Mansouri R.; Sexl EN A test theory of special relativity. I: Simultaneitate și sincronizare a ceasului (engleză) // Gen. rel. Gravit. : jurnal. - 1977. - Vol. 8 , nr. 7 . - P. 497-513 . - doi : 10.1007/BF00762634 . - .
↑ 1 2 Mansouri R.; Sexl RU O teorie a testului relativității speciale: II. Teste de ordinul întâi // Gen. rel. Gravit. : jurnal. - 1977. - Vol. 8 , nr. 7 . - P. 515-524 . - doi : 10.1007/BF00762635 . - Cod biblic .
↑ 1 2 3 Will, Clifford M. Sincronizarea ceasului și izotropia vitezei unidirecționale a luminii // Physical Review D : journal . - 1992. - Vol. 45 , nr. 2 . - P. 403-411 . - doi : 10.1103/PhysRevD.45.403 . - Cod .
↑ Will, CM Confruntarea dintre relativitatea generală și experiment // Living Rev. relativ. : jurnal. - 2006. - Vol. 9 . — P. 12 . - doi : 10.12942/lrr-2006-3 . - Cod biblic . - arXiv : gr-qc/0510072 .
↑ Zhang, Yuan Zhong. Teste teorii ale relativității speciale (engleză) // General Relativity and Gravitation : journal. - 1995. - Vol. 27 , nr. 5 . - P. 475-493 . - doi : 10.1007/BF02105074 . - Cod .
↑ Hafele, JC; Keating, REAround-the-World Atomic Clocks: Predicted Relativistic Time Gains (Engleză) // Science : journal. - 1972. - 14 iulie ( vol. 177 , nr. 4044 ). - P. 166-168 . - doi : 10.1126/science.177.4044.166 . - . — PMID 17779917 .
↑ CO Alley, în NASA Goddard Space Flight Center, Proc. din a 13-a Ann. Timp precis și interval de timp (PTTI) Appl. și Întâlnirea de planificare, p. 687-724, 1981, disponibil online Arhivat din original la 27 iulie 2011. .
↑ Giulini, Domenico. Sincronizare prin transport lent de ceas // Relativitate specială: O primă întâlnire. 100 de ani de la Einstein . - Oxford University Press , 2005. - ISBN 0191620866 . Relativitate specială: o primă întâlnire la „ Google Books ”
↑ 1 2 Winnie, JAA Special Relativity without One Way Velocity Assumptions // Philosophy of Science: journal. - 1970. - Vol. 37 , nr. 2 . - P. 81-99, 223-38 . - doi : 10.1086/288296 . — .
↑ Debs, Talal A.; Redhead, Michael LG „Paradoxul” geamăn și convenționalitatea simultaneității // American Journal of Physics : journal. - 1996. - Vol. 64 , nr. 4 . - P. 384-392 . - doi : 10.1119/1.18252 . — Cod .
↑ Bailey și colab. Măsurători ale dilatației relativiste în timp pentru muonii pozitivi și negativi pe o orbită circulară (engleză) // Nature : journal. - 1977. - Vol. 268 , nr. 5618 . - P. 301-305 . - doi : 10.1038/268301a0 . — Cod .
↑ 1 2 Wesley C. Somon. Semnificația filozofică a vitezei unidirecționale a luminii // Noûs : jurnal. - 1977. - Vol. 11 , nr. 3 . - P. 253-292 . - doi : 10.2307/2214765 . — .
↑ Ohanian, Hans C. The role of dynamics in the synchronization problem // American Journal of Physics : journal. - 2004. - Vol. 72 , nr. 2 . - P. 141-148 . - doi : 10.1119/1.1596191 . — Cod .
↑ Ohanian, Hans C. Răspuns la „Comentariu(i) la „Rolul dinamicii în problema de sincronizare”, de A. Macdonald și AA Martínez // American Journal of Physics : journal. - 2005. - Vol. 73 , nr. 5 . - P. 456-457 . - doi : 10.1119/1.1858449 . — Cod .
↑ Martínez, Alberto A. Convenții și cadre de referință inerțiale // American Journal of Physics : journal. - 2005. - Vol. 73 , nr. 5 . - P. 452-454 . - doi : 10.1119/1.1858446 . - Cod . Arhivat din original pe 2 septembrie 2012.
↑ MacDonald, Alan. Comentariu la „Rolul dinamicii în problema de sincronizare”, de Hans C. Ohanian // American Journal of Physics : journal. - 2004. - Vol. 73 , nr. 5 . - P. 454-455 . - doi : 10.1119/1.1858448 . - Cod .
↑ Iyer, Chandru; Prabhu, GM O formulare constructivă a vitezei unidirecționale a luminii (engleză) // American Journal of Physics : journal. - 2010. - Vol. 78 , nr. 2 . - P. 195-203 . - doi : 10.1119/1.3266969 . — Cod . - arXiv : 1001.2375 .
↑ Greaves, ED; Rodríguez, An Michel și Ruiz-Camacho, J. (2009), A one-way speed of light experiment , American Journal of Physics vol. 77 (10): 894–896 , DOI 10.1119/1.3160665
↑ Hankins A.; Rackson C. & Kim WJ (2013), Photon charge experiment , Am. J Phys. T. 81 (6): 436–441 , DOI 10.1119/1.4793593
↑ Finkelstein, J. (2009), Viteza unică a luminii? , American Journal of Physics Vol . 78 (8): 877 , DOI 10.1119/1.3364868
↑ Md. F. Ahmed; Brendan M. Quine; Stoyan Sargoytchev & AD Stauffer (2012), O revizuire a experimentelor unidirecționale și bidirecționale pentru a testa izotropia vitezei luminii , Indian Journal of Physics vol. 86(9): 835–848 , DOI 10.1007/ s12648- 012-0112-4
↑ Roberts, Schleif (2006): Întrebări frecvente despre relativitate, teste unice ale izotropiei vitezei luminii Arhivat la 15 octombrie 2009 la Wayback Machine
↑ Anderson, R.; Vetharaniam, I.; Stedman, GE (1998), „Convenționalitatea sincronizării, dependența de gabarit și teoriile de testare ale relativității”, Physics Reports, 295(3-4): 93-180
↑ Krisher și colab. Testul izotropiei vitezei unidirecționale a luminii folosind standarde de frecvență hidrogen-maser (engleză) // Physical Review D : jurnal. - 1990. - Vol. 42 , nr. 2 . - P. 731-734 . - doi : 10.1103/PhysRevD.42.731 . - Cod .
↑ Zhang (1997), pp. 148-150
↑ Zhang (1997), pp. 91-94
↑ Karlov L. Metoda lui Römer dă o viteză unidirecțională a luminii? (engleză) // Australian Journal of Physics : jurnal. - 1970. - Vol. 23 . - P. 243-253 . - doi : 10.1071/PH700243 . - Cod .
↑ Simulation of Kinematics of Special Theory of Relativity Arhivat 30 iulie 2018 la Wayback Machine
↑ Vessot și colab. Test de gravitație relativistă cu un maser cu hidrogen transportat în spațiu (engleză) // Physical Review Letters : journal. - 1980. - Vol. 45 , nr. 29 . - P. 2081-2084 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.45.2081 . — Cod .
↑ Riis și colab. Testul izotropiei vitezei luminii folosind spectroscopie laser cu fascicul rapid (engleză) // Physical Review Letters : journal. - 1988. - Vol. 60 , nr. 11 . - P. 81-84 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.60.81 . - Cod biblic .
↑ Nelson și colab. Compararea experimentală a tehnicilor de sincronizare a timpului prin intermediul semnalelor luminoase și al transportului ceasului pe pământul rotativ // Lucrările celei de-a 24-a întâlniri PTTI: jurnal. - 1992. - Vol. 24 . - P. 87-104 . (link indisponibil)
↑ Wolf, Peter; Petit, Gerard. Test prin satelit de relativitate specială folosind sistemul de poziționare globală // Physical Review A : journal . - 1997. - Vol. 56 , nr. 6 . - P. 4405-4409 . - doi : 10.1103/PhysRevA.56.4405 . - Cod . . - „.”.
↑ Brecher, K. (1977), Este viteza luminii independentă de viteza sursei , Physical Review Letters vol . 39(17): 1051–1054 , DOI 10.1103/PhysRevLett.39.1051
↑ Alvager, T.; Nilsson, A. & Kjellman, J. (1963), A Direct Terrestrial Test of the Second Postulate of Special Relativity , Nature T. 197 (4873): 1191 , DOI 10.1038/1971191a0
↑ Amelino-Camelia, G. Astrophysics: Burst of support for relativity // Nature : journal. - 2009. - Vol. 462 , nr. 7271 . - P. 291-292 . - doi : 10.1038/462291a . — Cod . — PMID 19924200 .
↑ Laurent și colab. Constrângeri privind încălcarea invarianței Lorentz folosind observații integrale/IBIS ale GRB041219A (engleză) // Physical Review D : jurnal. - 2011. - Vol. 83 , nr. 12 . — P. 121301 . - doi : 10.1103/PhysRevD.83.121301 . - Cod . - arXiv : 1106.1068 .
↑ 1 2 Kostelecký, V. Alan; Mewes, Matthew (2002). „Semnale pentru încălcarea Lorentz în electrodinamică”. Analiza fizică D. 66 (5): 056005. arXiv : hep-ph/0205211 . Cod biblic : 2002PhRvD..66e6005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.66.056005 . S2CID 21309077 .
↑ 1 2 Hohensee și colab. Constrângeri îmbunătățite privind deplasarea izotropă și anizotropiile vitezei luminii folosind oscilatoare de safir criogenice rotative // Physical Review D : journal . - 2010. - Vol. 82 , nr. 7 . — P. 076001 . - doi : 10.1103/PhysRevD.82.076001 . - Cod . - arXiv : 1006.1376 .
↑ 1 2 Hohensee și colab. Covariant Quantization of Lorentz-Violating Electromagnetism (engleză) : jurnal. - 2010. - . - arXiv : 1210.2683 . ; Versiunea independentă a lucrării inclusă în doctoratul. Teza lui M. A. Hohensee.
↑ Tobar și colab. Noi metode de testare a încălcării Lorentz în electrodinamică (engleză) // Physical Review D : jurnal. - 2005. - Vol. 71 , nr. 2 . — P. 025004 . - doi : 10.1103/PhysRevD.71.025004 . - Cod . - arXiv : hep-ph/0408006 .
↑ 1 2 Edwards, WF Special Relativity in Anisotropic Space // American Journal of Physics : journal. - 1963. - Vol. 31 , nr. 7 . - P. 482-489 . - doi : 10.1119/1.1969607 . - Cod .
↑ Zhang (1997), pp. 75-101

Link -uri

Informațiile pot fi transmise cu viteza dublă a luminii Arhivat 14 martie 2018 la Wayback Machine
Un experiment pentru a determina abaterile relative ale vitezei luminii atunci când un fascicul trece într-o direcție Arhivat 28 iulie 2018 la Wayback Machine
Videoclip științific popular despre problemele de măsurare a vitezei unidirecționale a luminii.
Rizzi, Guido; Ruggiero, Matteo Luca; Serafini, Alessio (2005). „Garajele de sincronizare și principiile relativității speciale”. Bazele fizicii . 34 (12): 1835-1887. arXiv : gr-qc/0409105 . Cod biblic : 2004FoPh ...34.1835R . DOI : 10.1007/s10701-004-1624-3 .
Sonego, Sebastiano; Pin, Massimo (2009). „Bazele mecanicii relativiste anizotrope”. Revista de Fizică Matematică . 50 (4): 042902-1-042902-28. arXiv : 0812.1294 . Cod biblic : 2009JMP ....50d2902S . DOI : 10.1063/1.3104065 .

Verificarea experimentală a relativității speciale
Viteză/izotropie	experiența lui Michelson Experiența Kennedy-Thorndike Experimentul Ives-Stilwell Experimente cu un rezonator optic Experimentul lui De Sitter cu o stea dublă Experiența Hammar Măsurarea vitezei neutrinilor
Invarianța Lorentz	Căutări moderne pentru încălcarea invarianței Lorentz Experimentele Hughes și Drever Experimentul Troughton-Noble Experimentele Rayleigh și Brace Experimentul Troughton-Rankin ro:Teste de antimaterie pentru încălcarea Lorentz ro: Oscilații de neutrino care încalcă Lorentz ro:Lorentz-încălcarea electrodinamicii
Dilatarea timpului Contractia Lorentz	Experimentul Ives-Stilwell Experimente cu rotorul Mossbauer ro:Testări experimentale ale dilatației timpului Experimentul Hafele-Keating Confirmări de contracție a lungimii
Energie	ro:Teste de energie relativista si impuls Experimentele Kaufman-Bucherer-Neumann
Fizeau/Sagnac	Experiența lui Fizeau Experiența Sagnac Experimentul Michelson-Gal-Pearson
Alternative	Refutări ale teoriei eterului Infirmarea teoriei balistice
General	Viteza unică a luminii ro:Teoriile de testare ale relativității speciale ro:Standard-Model Extension