Про относительность одновременности

[sermor]

realeugene в сообщении #1619975 писал(а):

Нарушится симметрия и изотропия инерциальных систем отсчёта, усложнятся расчёты, вплоть до невозможности их проведения.

но разве задача физики построить удобную для человека математическую модель, а не построить адекватную физическую модель природных явлений?

[sergey zhukov]

sermor
Во первых, откуда мне знать, насколько запаздывают события, которые я вижу справа от себя, и насколько запаздывают события, что я вижу слева от себя? Ну понятно, нужно просто вычесть время распространения света. А как я узнаю это время? Ну понятно, нужно знать скорость света вправо и влево. И как же я измерю эту скорость? Да вот возьму двое синхронных часов в разных точках и засеку время хода света от одних к другим сначала вправо, потом - влево. А где же я возьму синхронные часы? И мы возвращаемся к началу. В СТО просто принято соглашение, что скорость света туда и обратно одинаковая, потому что Эйнштейн понял: от выбора этого соглашения ничего не меняется, но этот вариант - самый простой. На самом деле измерить скорость света в одну сторону вообще однозначно невозможно. Можно с тем же успехом считать, что скорость света вправо больше, чем влево. Или наоборот. Это тоже будет работать. А теперь это даже не измеряемая величина, а просто фиксированная константа, которая уже никогда не изменится.

Во вторых, относительность одновременности - это не про одного наблюдателя (у него то с принятием постулата постоянства скорости света все однозначно), а про двух разных наблюдателей. Это между ними относительность одновременности. Что одновременно для одного, то не одновременно для другого и наоборот.

[realeugene]

sermor в сообщении #1619976 писал(а):

но разве задача физики построить удобную для человека математическую модель, а не построить адекватную физическую модель природных явлений?

Нет, что такое "адекватная модель" никто не знает, так как сравнивать не с чем. Задача физики - строить самые простые модели, которые позволяют предсказывать результаты наблюдений с достаточной точностью. Например, если для расчёта моста достаточно ньютоновской механики - нужно пользоваться ньютоновской механикой, а не СТО. Если при проектировании GPS для требуемой точности навигации нужно уже учитывать релятивистские эффекты и гравитационное красное смещение - нужно применять ОТО. Физика и так очень сложна, поэтому, чем проще модель - тем она практичнее, разумеется, в рамках своей области применимости. А "адекватность" оставьте философам: они всегда лучше знают, как должно быть.

[sermor]

sergey zhukov в сообщении #1619978 писал(а):

В СТО просто принято соглашение, что скорость света туда и обратно одинаковая, потому что Эйнштейн понял: от выбора этого соглашения ничего не меняется, но этот вариант - самый простой. На самом деле измерить скорость света в одну сторону вообще однозначно невозможно.

Ну, почему же самый простой, есть ещё вариант кажущегося постоянства скорости света. Хотя результат один и тот же. Да, однозначно измерить скорость света в одном направлении нельзя, поэтому мы можем опираться только на опыт Майкельсона-Морли, который чётко подтвердил, что никакими опытами в том числе и со светом нельзя обнаружить собственное инерциальное безотносительное (абсолютное) движение, как и предсказывал Галилей.

Цитата:

Во вторых, относительность одновременности - это не про одного наблюдателя

это конечно. Но если для каждого наблюдателя скорость света равна с, то именно поэтому, зная расстояние от различных событий, каждый наблюдатель правильно определит запаздывание информации о тех или иных событиях и никакой относительности одновременности не будет, потому что все наблюдатели получат один и тот же результат. Только если наблюдатель движется относительно некоторого события, то надо учесть ещё и это движение. Видимо Пуанкаре, а за ним и Эйнштейн перепутали относительность одновременности самих событий и различное время распространения информации о событиях к тому или иному наблюдателю. То есть никакой необходимости постулировать относительность одновременности не было.

realeugene в сообщении #1619984 писал(а):

Нет, что такое "адекватная модель" никто не знает, так как сравнивать не с чем.

модель Ньютона более адекватна, чем модель Птолемея? Да, потому что у Птолемея, да и у Коперника - это просто математическая подгонка под результат, а Ньютон объяснил почему именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

[sergey zhukov]

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

Видимо Пуанкаре, а за ним и Эйнштейн перепутали относительность одновременности самих событий и различное время распространения информации о событиях к тому или иному наблюдателю

Ничего они не перепутали. Нет "одновременности самих событий". Это просто непонятно что. Есть только одновременность событий в конкретной ИСО, причем в каждой ИСО она определяется по разному.

Как определить, что события "одновременны сами по себе"? Что это значит?

[realeugene]

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

модель Ньютона более адекватна, чем модель Птолемея? Да, потому что у Птолемея, да и у Коперника - это просто математическая подгонка под результат, а Ньютон объяснил почему именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Модель всемирного тяготения Ньютона проще для ряда задач. Но и эпициклы до сих пор используют в некотором современном виде астрономы, как я слышал. Впрочем, утверждать точно не буду - не астроном.

А модель плоской Земли Птолемея используется до сих пор повсеместно на небольших расстояниях. Не нужно только её экстраполировать слишком далеко, чтобы не возникала идея края Земли.

[Dedekind]

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

Да, потому что у Птолемея, да и у Коперника - это просто математическая подгонка под результат, а Ньютон объяснил почему именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Ну, по большому счету, у Ньютона такая же точно математическая подгонка под результат. Он знал из наблюдаемых данных формы орбит, и подобрал такую зависимость силы от расстояния, которая как раз дает нужные орбиты. Никакого другого объяснения того, почему зависимость именно такая, у него нет.

[realeugene]

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

Ну, почему же самый простой, есть ещё вариант кажущегося постоянства скорости света.

В смысле "кажущегося"? Вся физика на микроуровне полагается на изотропию пространства и другие его симметрии. Если скорость света неизотропна или не постоянная - то просто выберите другие координаты, в которых она постоянна и изотропна. ОТО позволило использовать произвольные координаты, в том числе, в которых координатная скорость света будет произвольной. Но уравнения будут гораздо сложнее. И каким-то образом оказывается, что в тех координатах, в которых скорость света постоянна и изотропна, и другие силы между частицами также действуют изотропно и одинаково вне зависимости от точки в пространстве-времени. Это - экспериментальный факт, наблюдаемый на ускорителях частиц.

[lazarius]

sergey zhukov в сообщении #1619955 писал(а):

Несложно получить представление о релятивистской фотографии.

Насчет несложно это кому как - все достаточно относительно, so to speak.

sergey zhukov в сообщении #1619955 писал(а):

Для этого нужно запустить время в обратном направлении. Тогда из точки, где находится фотоаппарат, распространяется сферическая волна света, а все события происходят назад во времени. Точки, до которых дошел фронт световой волны "застывают", остальные продолжают обратно движение. Когда волна пройдет всю интересующую нас область, застывшая картина в ней и будет представлять то, что мы увидим на фото. Нетрудно видеть, что удаляющиеся от нас тела будут выглядеть короче, а приближающиеся - длинее. Те, что движутся перпендикулярно направлению взгляда (и достаточно далеко от нас), будут иметь такой видимый размер, как предсказывает СТО.

Тут последняя фраза немного сбивает с толку. Можно подумать, что все предыдущее СТО не предсказывает - то есть несложно представить, но СТО предсказывает другой видимый размер.

Также не совсем ясно имеется ли ввиду что они реально находятся в точке где на линию движения наш взгляд падает перпендикулярно (в тот момент когда мы смотрим) или они только видны нам в этой точке.

-

[lazarius]

sergey zhukov в сообщении #1619955 писал(а):

Несложно получить представление о релятивистской фотографии. Для этого нужно запустить время в обратном направлении. Тогда из точки, где находится фотоаппарат, распространяется сферическая волна света, а все события происходят назад во времени. Точки, до которых дошел фронт световой волны "застывают", остальные продолжают обратно движение. Когда волна пройдет всю интересующую нас область, застывшая картина в ней и будет представлять то, что мы увидим на фото. Нетрудно видеть, что удаляющиеся от нас тела будут выглядеть короче, а приближающиеся - длинее. Те, что движутся перпендикулярно направлению взгляда (и достаточно далеко от нас), будут иметь такой видимый размер, как предсказывает СТО.

Предложенная процедура строит трехмерную картину. Но фотоаппарат как я понимаю обычный и на фотографии у нас проекция.

Сначала о трехмерной картине. Я пытаюсь представить геометрическое место точек в которых были излучены фотоны например на сфере (из проволоки чтобы было видно всю поверхность) и получается совершенно неописуемая амёба.

Теперь о проекции той же сферы. Есть некая статья 1958 года, полный текст которой мне недоступен, но вот здесь можно прочитать введение:

https://www.cambridge.org/core/journals ... C29037AC67

Цитата:

It turns out, in particular, that the appearance of a sphere, no matter how it is moving, is always such as to present a circular outline to any observer. Thus an instantaneous photograph of a rapidly moving sphere has the same outline as that of a stationary sphere.

-
The Apparent Shape of a Relativistically Moving Sphere, by R. Penrose

Переведу на русский.

Движущаяся сфера имеет видимый круглый контур который по размеру совпадает с контуром неподвижной сферы находяйщейся в точке где нам видна движущаяся.

Это имеет место в любой точке по линии движения и не зависит от того на какой высоте движется сфера.

Я думаю здесь подразумевается прямолинейное и равномерное движение.

-

[Mikhail_K]

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

Но если для каждого наблюдателя скорость света равна с, то именно поэтому, зная расстояние от различных событий, каждый наблюдатель правильно определит запаздывание информации о тех или иных событиях и никакой относительности одновременности не будет, потому что все наблюдатели получат один и тот же результат. Только если наблюдатель движется относительно некоторого события, то надо учесть ещё и это движение. Видимо Пуанкаре, а за ним и Эйнштейн перепутали относительность одновременности самих событий и различное время распространения информации о событиях к тому или иному наблюдателю. То есть никакой необходимости постулировать относительность одновременности не было.

Первое предложение здесь непонятно. Каждый наблюдатель определит запаздывание информации о тех или иных событиях в своей системе отсчёта, и (уже с учётом этого запаздывания) у разных наблюдателей получатся разные результаты об одновременности или неодновременности этих событий.

Относительность одновременности не означает, что какие-то события только выглядят для разных наблюдателей одновременными и не одновременными. Нет, эти события получаются в системах отсчёта этих наблюдателей одновременными и не одновременными уже с учётом запаздывания информации. Не надо пытаться свести релятивистские эффекты к каким-то иллюзиям (что почему-то часто пытаются делать).

[Cos(x-pi/2)]

lazarius
Упомянутая Вами статья Роджера Пенроуза доступна через сайт sci-hub (при условии, что этот сайт Вам доступен; там надо лишь указать идентификатор статьи, то есть 10.1017/S0305004100033776 )

[epros]

sermor в сообщении #1619976 писал(а):

но разве задача физики построить удобную для человека математическую модель, а не построить адекватную физическую модель природных явлений?

Адекватность предполагает удобство для человека. Вон суперструнные теории обещают описать прямо-таки всё, однако настолько сложны, что в них не получается описать никакого нового проверяемого эффекта. Сие маленькое "неудобство для человека" уже порождает сомнения в полезности всего вышеупомянутого теоретизирования.

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

Видимо Пуанкаре, а за ним и Эйнштейн перепутали относительность одновременности самих событий и различное время распространения информации о событиях к тому или иному наблюдателю. То есть никакой необходимости постулировать относительность одновременности не было.

Относительность одновременности заключается в зависимости оной от системы отчсчёта. И уверяю Вас, что и Пуанкаре, и Эйнштейн именно так её и понимали, так что не могли её ни с чем перепутать.

А постулировать её, разумеется, не нужно, поскольку можно вывести из двух известных постулатов.

[sergey zhukov]

lazarius в сообщении #1620000 писал(а):

Тут последняя фраза немного сбивает с толку

Имеется ввиду, что только в одном случае видимый на фото размер движущегося предмета (достаточно тонкого "в глубину" кадра) будет такой, как это следует из формулы релятивистского сокращения. В других случаях результат на фото будет больше или меньше, чем то, что дает эта формула. Понятно, что фотографировать следует на фоне трехмерной пространственной сетки, а затем измерять положение начала и конца тела на этом фото по этой сетке и вычислять его (тела) длину. Т.е. мы как бы имеем "трехмерную фотографию", по которой вычисляем длину тел в направлении их движения (а не длину их проекций на плоскость). Смысл в том, что сферическая волна должна достичь точек начала и конца тела одновременно, тогда расстояние между ними будет зафиксировано на фото одновременно.

lazarius в сообщении #1620000 писал(а):

или они только видны нам в этой точке.

Вот именно только видны. Мы на фото должны увидеть предмет прямо по курсу. Все равно, где он был в момент, когда делали фото.

lazarius в сообщении #1620015 писал(а):

Я пытаюсь представить геометрическое место точек в которых были излучены фотоны например на сфере

Это не так сложно. Движущаяся сфера сплющена в направлении движения. Когда мы фотографируем ее, сферическая волна накладывается на движущуюся сплющенную сферу и получается, вообще говоря, какая-то сложная трехмерная фигура. Примерно эллипсоид. Но ее проекция на плоскость, которую мы видим на фото, всегда выглядит круглой. На "трехмерной" фотографии это не шар.

[wrest]

sermor в сообщении #1619986 писал(а):

Да, потому что у Птолемея, да и у Коперника - это просто математическая подгонка под результат, а Ньютон объяснил почему именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Ну а после Ньютона здравый смысл и житейский опыт закончились, потому что представить хоть 4-евклидово хоть 4-псевдоевклидово пространство -- вне всякого чувтственного опыта, не говоря уже об искривленных 4- пространствах. Так что "объяснять почему именно" стало как-то трудновато.