Speciella relativitetsteorin och ljusets hastighet
Hej,
Jag undrar varför ljusets hastighet är konstant? Eller mer, hur kan jag förstå det på ett enkelt sätt.
Finns många exempel som tas upp med personer som åker på exempelvis ett tåg nära ljusets hastighet, och tänder en ficklampa i ena riktningen. En person som står och tittar på tåget och ficklampan kommer mäta/uppfatta hastigheten på ljuset ifrån den till samma hastighet som personen som tänder lampan på tåget.
Så ljusets hastighet är med andra ord en form av hastighetsbegränsning som finns i univsersum? Och i och med att det är på det viset så måste det istället vara så att tiden och längden på saker och ting är relativ. Eller någonting. Har överlag extremt svårt att greppa konceptet trots att jag gjort i stort sett allt för att begripa det. Vet inte vad jag ska göra riktigt. Jag förstår inte förklaringarna heller..
Det kanske är så att det bara är ett konstaterande att hastigheten är konstant/lika för alla observatörer och vi bara förhåller oss vidare till det faktumet och vad det får för konsekvenser...
Dkcre skrev:Det kanske är så att det bara är ett konstaterande att hastigheten är konstant/lika för alla observatörer och vi bara förhåller oss vidare till det faktumet och vad det får för konsekvenser...
Ja, exakt så. I speciell relativitetsteori är ljusets invariansegenskap ett "postulat"; ljuset rör sig med samma hastighet i förhållande till alla observatörer oberoende observatörens individuella referensram (förutsatt att observatören varken accelererar eller befinner sig i ett gravitationsfält).
Sedan räknar man ut hur man måste ändra tid och rum för att få postulatet att stämma rent matematiskt och studerar de konsekvenser det för med sig för andra mekaniska observabler.
Den speciella relativitetsteorin ger inga förklaringar till postulatet. Orsaken till att Einstein formulerade postulatet var att det löste flera svårigheter samtidigt som konsekvenserna stämde med- och förklarade flera dåtida experiment. Dessutom stämde det med hans egna "Gedankenexperiment"
Varför ljusets hastighet är konstant får man svar på när man studerar Maxwells ekvationer, men Maxwell förklarar inte heller varför det skulle gälla alla observatörer i skilda inertialsystem.
Vill man undersöka saken närmare kan man till exempel använda något som heter symmetrianalys och studera vilka villkor som måste vara uppfyllda för vissa bevarandelagar (dualbevarande av till synes helt orelaterade storheter). Men det ligger lite bortom din egentliga fråga.
D4NIEL skrev:Dkcre skrev:Det kanske är så att det bara är ett konstaterande att hastigheten är konstant/lika för alla observatörer och vi bara förhåller oss vidare till det faktumet och vad det får för konsekvenser...
Ja, exakt så. I speciell relativitetsteori är ljusets invariansegenskap ett "postulat"; ljuset rör sig med samma hastighet i förhållande till alla observatörer oberoende observatörens individuella referensram (förutsatt att observatören varken accelererar eller befinner sig i ett gravitationsfält).
Sedan räknar man ut hur man måste ändra tid och rum för att få postulatet att stämma rent matematiskt och studerar de konsekvenser det för med sig för andra mekaniska observabler.
Den speciella relativitetsteorin ger inga förklaringar till postulatet. Orsaken till att Einstein formulerade postulatet var att det löste flera svårigheter samtidigt som konsekvenserna stämde med- och förklarade flera dåtida experiment. Dessutom stämde det med hans egna "Gedankenexperiment"
Varför ljusets hastighet är konstant får man svar på när man studerar Maxwells ekvationer, men Maxwell förklarar inte heller varför det skulle gälla alla observatörer i skilda inertialsystem.
Vill man undersöka saken närmare kan man till exempel använda något som heter symmetrianalys och studera vilka villkor som måste vara uppfyllda för vissa bevarandelagar (dualbevarande av till synes helt orelaterade storheter). Men det ligger lite bortom din egentliga fråga.
Hej,
Tack för ditt svar. Då har jag förstått det rätt på det viset i alla fall. Får försöka ta det därifrån.
Försöker förstå teorin överhuvudtaget innan jag eventuellt tittar vidare på hans ekvationer där. Förstår att det rent tekniskt skulle hjälpa till att förstå den redan nu, men känns som att det är nödvändigt att förstå rent intuitivt först. Vilket jag är väldigt osäker på att jag klarar av så vi får se. Oavsett hur mycket material jag tar mig igenom så begriper jag inte.
Lite bakgrund:
Under sena 1800talet gjordes flera försök att mäta jordens (solsystemets) rörelse i universum. Tanken var att ljuset färdas i ett medium 'etern' som skulle vara i vila. Om man då mäter ljushastigheten i olika riktningar skulle skillnaderna visa jordens rörelse. Till slut fick Michelson och Morely ihop ett mätinstrument med tillräcklig precision för att säga att det finns ingen skillnad, ljushastigheten är lika i alla riktningar så antingen var jorden i vila i etern vid den tidpunkten (osannolikt) eller så är ljushastigheten konstant oavsett observatörens rörelse. När mätningen upprepades ett halvår senare (med jorden på väg åt andra hållet i sin bana) med samma resultat så var alternativet uteslutet.
Så ljushastighetens konstans är ett resultat av mätning/experiment.
M&M s experiment beskrivs här: http://wiki.math.se/wikis/relativitetsteori/index.php/1.10_Michelson-Morelys_experiment_och_Lorentzkontraktionen
((( Tänk om deras resultat varit tillgängligt på 1500talet när man debatterade den heliocentriska modellen -- hade den haft en chans?)))
