Ljusets "egenhastighet" är konstant, ljusets uppmätta hastighet är inte konstant

Det beror på att hastighet är sträcka per tidsenhet. Eftersom den som står på marken och den som åker i bilen har olika uppfattningar om hur lång en meter är, har de även olika uppfattningar om när de ska starta och stoppa klockan för att mäta hur fort ljuset rör sig relativt bilen. De får därför inte samma mätresultat på denna mätning, utan båda anser att ljuset rör sig i hastigheten c relativt dem själva.

Något som förmodligen kan kännas ännu mer paradoxalt (och det är du givetvis absolut inte ensam om att känna i sådana fall) är att i ljusets referensram så rör det sig inte alls, utan fotonen både emitteras och absorberas av något i exakt samma ögonblick, och i samma punkt. Längdkontraktionen gör helt enkelt att sträckan krymper ihop så mycket att den försvinner. Detta samtidigt som externa observatörer kan se ljus som färdats både lång sträcka, och under lång tid. Fast detta finns det redan långa diskussionstrådar om.

Det här är rätt illustrativt på hur olika observatörer har olika uppfattningar av tid och rum:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ladder_paradox
Lägg märke till hur den som står vid garaget och den som åker med stegen får helt olika uppfattningar om när garageportarna öppnas och stängs.

Men om tiden går långsammare i bilen när bilen färdas i samma riktning som ljuset (eftersom ljuset färdas längre sträcka till bilen då), då måste väl tiden gå snabbare i bilen om bilen färdas i motsatt riktning som ljuset (eftersom ljuset färdas kortare sträcka till bilen då)?

Hur som helst. Om du lyser med en lampa på ett föremål, ett föremål som är i vila eller i rörelse relativt dig och lampan. Då måste det ju alltid vara så att ljuset färdas en enda sträcka mellan lampan och föremålet du lyser på. Och den sträckan måste vara samma för alla observatörer. Den sträckan är alltid konstant. Och eventuella olika uppfattningar angående den sträckan, beror enbart på att någon eller alla mäter sträckan fel.
Och om sträckan som ljuset färdas alltid är konstant och samma för alla observatörer, och om ljushastigheten också är konstant och samma för alla observatörer, då måste förstås tiden det tar för ljuset att färdas den sträckan också vara konstant och samma för alla observatörer. Och eventuella olika uppfattningar angående den tiden, beror enbart på att någon eller alla mäter tiden fel.

Och om två blixtar slår ner på olika platser på jorden, då kan olika observatörer ha olika uppfattning om när blixtarna slog ner, i vilken ordning och vid vilken tidpunkt. En observatör kan tex tycka att blixtarna slog ner samtidigt, och en annan observatör kan tycka att den ena blixten slog ner före den andra.
Alla observatörer har förstås rätt angående vad dom såg, men det tar ju olika tid för ljuset från blixtarna att nå de olika observatörerna, om observatörerna befinner sig på olika avstånd från blixtarnas nedslagspunkter.
Så det korrekta sättet att mäta när blixtar slår ner, det är genom att mäta precis vid nedslagspunkten. Bäst är om ett mätinstrument tar emot blixten och känner när den slår ner. Då vet du när blixten verkligen slog ner (när den slog ner i mätinstrumentet iallafall). Allt annat är bara upplevelser/uppfattningar om verkligheten, som kan skilja sig betydligt från verkligheten.
Och samma gäller alla andra händelser också. Om du vill veta vad som verkligen händer, då måste du vara så nära händelsen som möjligt.

Olika uppfattningar ja. Men fråga stegen och garaget istället, dom vet om stegen verkligen får plats i garaget. "Lokal kännedom" kan man kalla det om man vill. Eller "den som är närmast vet bäst", som jag skrev om i förra inlägget.

Nej, det är precis så det inte är. Sträckan ljuset färdas är faktiskt olika för alla observatörer som rör sig med olika hastighet.

Säg till exempel att föremålet rör sig mot dig med en hastighet på 86.6% av c (vald specifikt för att ge trevligare resultat senare), och att ljuset hinner färdas 1 ljussekund från ditt perspektuv. Då kommer ljuset per definition ha färdats i en sekund från ditt perspektiv. Vill vi nu beräkna ljushastigheten från dessa så får vi alltså 1 ljussekund / 1 sekund = c (menar inte det här som en härledning av c, det vore ett cirkelargument, men vi återkommer till "metoden" i nästa stycke).

Nu byter vi till föremålets perspektiv. Härifrån så kommer ljuset inte längre ha färdats 1 ljussekund, utan 0.5 ljussekunder (längdkontraktion). Föremålets tid går dessutom dubbelt så fort som tiden för dig, så det tar 0.5 sekunder för ljuset att komma fram (tidsdilatation). Alltså blir ljusets hastighet även för föremålet just 0.5 ljussekunder / 0.5 sekunder = c.

Att ljusets hastighet i relativistisk mekanik hålls konstant gör alltså att tid och rum blir relativa. Ditt problem är att du fortfarande tänker i Newtonska banor, där ljusets hastighet blir relativ eftersom tid och rum hålls konstanta. Experiment visar nämligen att det är det första som gäller. Och då menar jag inte att tid och rum bara "upplevs" som relativa som någon slags illusion, utan de faktiskt är relativa.

Ett exempel på detta i praktik är kosmiska myoner. Dessa är en typ av partiklar som skapas i atmosfären av strålning från rymden och färdas ner mot jorden med en hastighet väldigt nära c. Deras halveringstid är dock så kort att de med Newtonskt tänk borde ha sönderfalligt långt innan de når jordytan. Ändå kan vi detektera dem. Från vårt perspektiv förklaras detta med tidsdilatation: myonernas "interna klocka" går så långsamt på grund av deras höga hastighet att relativt lite tid för dem har gått innan de når jordytan. Ur myonernas perspektiv förklaras det istället med längdkontraktion: sträckan de behöver färdas är så kort att det inte är några problem att komma fram i tid. Om du fortfarande tvivlar, hur skulle du förklara att vi kan detektera myonerna här nere?

På sätt och vis påverkas ljushastigheten om du springer med eller mot ljuset.

Ljus är en våg som har toppar och dalar. Denna våg sprider sig med ljusets hastighet och spridningen tycks konstant och opåverkbar.

Om du springer mot ljuset kommer du träffa 2 efterföljande vågtoppar snabbare så det upplevs som ljuset har kortare våglängd. Om du springer med ljuset så kommer du träffa topparna mer sällan och det upplevs som ljuset har längre våglängd.

På så vis kan man tänka att den newtonska mekaniken fungerar även på ljuset.. Problemet är att spridningshastigheten av ljuset är helt frikopplat mot dig och påverkas inte. Det som borde ses som skillnader i hastighet blir istället skillnader i frekvens.

(Jag orkade inte läsa hela inlägget o alla svar, ska göra det någon dag när jag har mer ro i kroppen).

Spännande ämne dock och fan absurt både att ljusets hastighet inte ändras om man åker med eller mot ljuset..för att inte tala om att tiden går olika fort i olika hastigheter.. men verkar ju onekeligen som det är så världen funkar.

Om jag har en pinne i handen och mäter den på ett väldigt noggrant sätt till att vara 50 cm. Då är 50 cm det närmaste man kan komma pinnens absoluta mått i cm.
Och om någon annan som befinner sig längre bort från pinnen, eller rör sig relativt pinnen, mäter pinnen till att vara kortare eller längre än 50 cm. Då är det pinnens mått relativt den personen.
Jag har alltså mest rätt och den andra personen har fel. Annars skulle det vara två olika pinnar med olika mått.
Samma gäller för klockor - den närmast klockan har mest rätt när det gäller klockans absoluta tid.
Och varken absoluta mått eller absolut tid förändras av höga hastigheter eller av långt avstånd från föremålet eller klockan, utan bara relativa mått och relativa tid förändras av det.

Om man däremot ska mäta sträckan som något har färdats, då blir det väldigt svårt att mäta den absoluta färdsträckan, eftersom jorden rör sig runt solen mm. Och därför är den uppmätta färdsträckan (än så länge) bara något relativt. Det betyder alltså att alla observatörer har fel ang. ett föremåls absoluta färdsträcka.
Ang. den relativa färdsträckan så har dock förstås varje observatör rätt, eftersom den relativa färdsträckan baseras just på varje observatörs eget perspektiv.

När det gäller myonerna så färdas dom var och en en enda absolut sträcka och i en enda absolut hastighet, vilket därför tar en enda absolut tid. Så orsaken till att myonerna överlever, är förmodligen att dom färdas så snabbt och därför hinner ner till jorden innan dom sönderfaller. Hastigheten eller "takten" på sönderfallet, ändras inte pga den höga hastigheten.
Eller så ändras myonernas sönderfallshastighet pga den höga hastigheten, men då är det det absoluta skälet till att dom hinner ner till jorden. Alltså det är då skälet som både myonerna och vi människor på jorden måste acceptera som det rätta skälet.
Sen vet man väl inte exakt hur långt varje myon har färdats heller? Och eftersom det handlar om extremt små skillnader, så måste väl "bevisen" för att tiden går långsammare och sträckor blir kortare av hög hastighet, också vara extremt små?

Ljuset färdas väl saktare i vatten ?
Isf är det vad den färdas i alltså inte konstant

Kanske är att vi bara uppfattar ljus på en viss frekvens. Å frekvensen är ju alltid samma men bara i mätning.
När ljud övergår till ljus . Å det vart så

Läste du aldrig wikipedia-artikeln om längdkontraktion som jag länkade åt dig i en tidigare tråd? Se t.ex. stycket om elektromagnetism som förklaras just med att geometrin skiljer för observatörer med olika hastighet. Försök att förklara elektromagnetism med din egen modell och se om du lyckas.

Det här blev lite längre än först tänkt, hoppas att det inte är allt för rörigt. Here goes:


Varför skulle ditt mått på pinnen vara mer rätt än någon annans? Och jag menar inte nu till exempel någon som står långt bort och får fel på grund av att de inte skalning, utan någon som gör en ordentlig mätning. De kan exempelvis stå så att pinnen åker förbi rak framför dem och ta tiden då pinnens början och slut åker förbi en viss punkt. Vet de pinnens hastighet så kan de då få dess längd genom att multiplicera hastigheten med tiden det tar för den att åka förbi. Så återigen då, varför skulle längden (som kommer ligga under 50 cm) någon får ut på det här sättet vara miindre rätt än längden du får?

Det finns dock inom relativitet något som inte är helt olikt det du menar med absolut längd och tid här. Detta kallas faktiskt just egenlängd och egentid (proper length och proper time på engelska) och syftar på längden och tiden i föremålets eget referenssystem. I detta fallet så är pinnens egenlängd just 50 cm eftersom du befann dig i vila relativt den. Det stämmer att dessa mått inte ändras när du ändrar referenssystem eftersom de per definition "följer med ändringen". Men, detta betyder inte på något sätt att de är mer korrekta. De är bara användbara nog att hålla koll på tack vare hur de är definierade. Det kan också vara värt att nämna att alla föremål har egenhastigheten 0, då de alltid är i vila relativt sig själva. Den konventionella definitionen av egenhastighet är alltså inte samma som den du använde i början, så vi får vara försiktiga så att vi inte blandar ihop dem.


Hela grejen med relativitet är just att det inte finns några absoluta sträckor (eller tider för den delen). Alla sträckor är relativa. Om det fanns en absolut sträcka så skulle det också behöva finnas en absolut referensram. Om du nu hävdar att en sådan finns så undrar jag då: hur skiljer sig en sådan från en relativ referensram? Finns det någon fysikaliskt meningsfull skillnad eller är den godtycklig? Hur vet du om du befinner dig i en absolut referensram?


Först en förtydling av situationen. Jag kommer här använda http://www-f9.ijs.si/~rok/sola/navodila/uiuc_muon.pdf som källa för siffror och så, men många andra experiment av samma typ har utförts (faktum är att jag själv utfört väldigt liknande experiment). Hur som helst: myoner har en genomsnittlig livslängd på 2.21 μs (microsekunder, alltså miljontedels sekunder). 2000 m över havsytan detekterade de 563 myoner per timme, medan motsvarande siffra nere på havsnivå var 400 per timme. Myonerna färdas nära c (inte bara ett tabellvärde utan något de uppmätte, samma med livslängden). Om vi nu räknar Newtonskt så skulle de om vi är generösa och sätter hastigheten till c behöva färdas i 2000 m / c = 6.67 μs, alltså ungefär 3 livslängder. Antalet myoner skulle alltså ha minskat till ungefär 5% av sin ursprungsmängd, vilket borde ge ett utslag på 28 myoner per timme. Detta är betydligt färre än vad som faktiskt uppmäts (jag mindes alltså fel med att inga myoner borde kunna detekteras, det var snarare att för många kunde hittas). Med tidsdilatation inräknat så löses problemet dock. Antalet myoner för 0.9c, 0.99c 0.999c blir 151, 368 och 492 för att ge en bild.

Så, som du ser så kan det alltså inte bara vara den höga hastigheten som gör att så många myoner överlever. För att på Newtonskt vis hinna komma ner i tid så skulle de behöva hinna ner på 0.76 μs, vilket motsvarar en hastighet på 8.83c. De (och alla andra som gjort det här) skulle alltså ha behövt göra ett så stort fel att de uppmätte en myonhastighet nästan 9 gånger lägre än vad den faktiskt är.

För din andra idé så finns det i nuläget inget som tyder på halveringstid vid självsönderfall beror på hastigheten partikeln färdas i (och i så fall, hastigheten relativt vad?). Det finns ingen teoretisk grund för det, och experimentella fall som detta förklaras bättre på andra sätt som inte säger emot andra mätningar.

Du har rätt i att man inte kan veta exakt gur långt myonerna färdats, även om man kan göra uppskattningar av hur långt in i atmosfären de flesta bildats. Gör man som här (jämför hur många myoner som hittas vid olika höjder) så elimineras dock det problemet. Och nej, becisen för tidsdilatation och längdkontraktion är allt annat än små. Vi snackar inte obskyra idéer här, relativitetsteori ligger tillsammans med kvantmekaniken till grund för i princip all ny fysik de senaste 100 åren eller så. Den är extremt väl etablerad.

För ett konkret exempel som många använder sig av dagligen: GPS-systemet behöver faktiskt korrigera för tidsdilatation (både på grund av hastighet och gravitation) för att fungera. Korrigeringen är bara 38 μs per dag, men med tanke på de stora avstånd som är inblandade så är systemet så känsligt att om man inte inkluderade dessa (eller inkluderade dem och relativitetsteorin var fel) så skulle systemet visa ungefär 10 km mer fel per dag.

För ett mer indirekt exempel: en av de starkaste modellerna vi har är den så kallade kvantelektrodynamiken, som beskriver hur laddade partiklar interakerar på kvantnivå. Detta är en så kallad kvantfältteori som har speciell relativitetsteori "inbyggd". Relativiteten är alltså inte i "fokus", men att den stämmer är ett krav för att kvantelektrodynamiken ska stämma. Ett av de många stöden för denna, som ofta kallas den bästa överensstämmelsen mellan experiment och teori i fysikens historia, är mätningen av vad som kallas elektronens anomala magnetiska moment. Här så stämmer teori och experiment överens med minst 10 decimaler. För att ge en bild så är det som att teoretiskt räkna ut längden på ett specifikt basebollträ och inte få mer fel än vidden på en enda väteatom.

Jag väntar lite med "elektrogeometri". Tills dess:
Om man för en ledare in och ut ur ett magnetfält så uppstår en elektrisk ström i ledaren. Samma sak händer om ledaren är stilla och man istället för magneten så att ledaren rör sig in och ut ur magnetfältet.
Här är den relativa rörelsen det viktiga, eftersom i båda fallen kommer ledaren röra sig in och ut ur magnetfältet. Så om du istället har ledaren stilla i magnetfältet och flyttar både magneten och ledaren framåt i rummet, då uppstår alltså ingen elektrisk ström i ledaren, trots att ledaren rör sig och är i ett magnetfält. Ungefär så.
Man kan likna det med en träbit och ett sandpapper. Om man håller träbiten stilla och för sandpappret längs träbiten, då uppstår friktion. Och samma händer om man håller sandpappret stilla och istället för träbiten längs sandpappret.
Men om du istället tejpar fast sandpappret på träbiten och sen kastar träbiten framåt i rummet, då uppstår ingen friktion eftersom dom inte rör sig relativt varandra.

Men bara för att sandpappret och träbiten inte rör sig relativt varandra, så är det inte så att dom inte rör sig. Dom rör sig, men det är inte pga att dom rör sig relativt jorden eller andra föremål. Även om jorden och allt utom träbiten och sandpappret (och tejpen) försvann, så skulle dom ändå röra sig. Tröghetslagen säger ju att dom då ska fortsätta röra sig "för evigt" eftersom dom då rör sig i vakuum utan påverkan från gravitation.
Så även utan relativ rörelse så rör dom sig. Det går inte att komma ifrån.
Och man kan säga att dom rör sig relativt Universums startpunkt som är absolut stilla. Så räkna ut var i Universum utvidgningen av Universum startade, och ta reda på hur fort du rör dig därifrån. Och åk sen mot den punkten tills du slutar röra dig relativt den punkten, och då är du i absolut vila.
Åk istället så långt bort från Universums startpunkt som möjligt, och du lämnar då till slut det materiella Universum och kanske kan du därifrån se ett annat Universum.
Kanske.

Se mer om längdkontraktion mm i mitt svar till Saerkvarken i mitt nästa inlägg.

Läs först ang. "absolut referensram" i mitt svar till WbZV i mitt förra inlägg.

Den person som har pinnen i sin hand har mest rätt, eftersom den kan lägga en linjal på pinnen och mäta avståndet mellan pinnens båda ändar. Den personen kan också känna att pinnen faktiskt finns och inte är ett hologram eller liknande.
För en person som befinner sig längre bort från pinnen eller rör sig relativt pinnen, blir det svårare att lägga en linjal på pinnen eller känna att den finns.

Men låt oss diskutera det här med längdkontraktion närmare.
Om vi har en pinne som är 50 cm lång. Vi har också en lång rak horisontell linje med två punkter på, som vi kallar "bakre punkten" och "främre punkten". Avståndet mellan dessa två punkter är 45 cm.
Om vi först försöker lägga pinnen stilla mellan dessa två punkter, så att hela pinnen ligger på linjen och mellan de två punkterna samtidigt, då ser vi att det är omöjligt och vi känner att det är omöjligt. Pinnen kommer ligga med minst en ände utanför någon av punkterna hela tiden, hur vi än lägger pinnen på linjen.

Och om vi låter pinnen röra sig långsamt längs linjen mot dom två punkterna, med den främre änden först, då kommer vi också se att pinnen har minst en ände utanför någon av punkterna hela tiden. När den främre änden av pinnen har gått utanför den främre punkten på linjen, då kommer vi se att den bakre änden på pinnen är flera cm bakom den bakre punkten på linjen. Alltså kan inte pinnens båda ändar vara mellan de två punkterna samtidigt.

Men det beror på hur man definierar ordet "samtidigt". Om man definierar "samtidigt" som "vid samma klockslag". Då kan vi titta på en klocka utan sekundvisare, och se vad den visar precis innan den främre änden på pinnen har gått utanför den främre punkten på linjen.
Och om klockan då visar tex 8:00, och vi sen tittar på den bakre änden av pinnen och ser var den är på linjen, och sen tittar vi på klockan igen och ser vad den då visar. Då om pinnen rör sig tillräckligt snabbt längs linjen, då kan vi se att den bakre änden av pinnen har hunnit gå över den bakre punkten på linjen, innan klockan har hunnit ändra sig från 8:00 till 8:01. Och då kan vi säga att pinnens båda ändar var mellan de båda punkterna på linjen "samtidigt".
Men om vi istället har en klocka som även visar sekunder, då behöver pinnen röra sig ännu snabbare längs linjen. Och det behöver den göra för att den bakre änden av pinnen, ska hinna gå över den bakre punkten på linjen, innan klockan har hunnit ändra klockslag från det den visade precis innan den främre änden av pinnen gick utanför den främre punkten på linjen. Annars kan vi inte säga att pinnens båda ändar var mellan de båda punkterna på linjen "samtidigt".
Och ju mer noggrann klocka vi har, desto snabbare måste pinnen röra sig längs linjen, för att pinnens båda ändar ska kunna vara mellan de båda punkterna på linjen "samtidigt".
Och dessa regler gäller för alla observatörer, även de som åker med pinnen längs linjen.

Men att definiera ordet "samtidigt" som "vid samma klockslag" är fel. Den korrekta definitionen av ordet "samtidigt" är "i samma NU". Och det NU som är precis innan den främre änden av pinnen går utanför den främre punkten på linjen, det kan omöjligt vara samma NU som när den bakre änden av pinnen är innanför de båda punkterna på linjen. För den främre änden av pinnen måste ju gå flera cm utanför den främre punkten på linjen, för att den bakre änden av pinnen ska kunna komma innanför de båda punkterna på linjen, eftersom pinnen är 5 cm längre än avståndet mellan punkterna på linjen. Och så fort den främre änden av pinnen rör sig det minsta (en plancklängd gissar jag) utanför den främre punkten på linjen, så blir det ett senare/annat NU, än när den främre änden av pinnen var innanför de båda punkterna på linjen.

Så för att pinnens båda ändar ska kunna vara mellan de två punkterna på linjen samtidigt (i samma NU), så måste pinnen bli fysiskt kortare i verkligheten, tex av den höga hastigheten den rör sig med, alltså inte bara kortare som vi ser det eller uppmäter det.
Och hur ska man kunna bevisa att pinnen verkligen har blivit fysiskt kortare av den höga hastigheten?
Man kan ju inte mäta med linjal direkt på pinnen iallafall och se att pinnen har blivit kortare, eftersom linjalen rimligen också måste ha blivit kortare av den höga hastigheten.
Kanske kan man se att pinnen har blivit kortare med hjälp av "ögonmått", eftersom ens minnen av längder knappast har blivit kortare av den höga hastigheten.
Och det får mig att tänka på det här om att tiden verkligen skulle gå långsammare vid höga hastigheter. Hur fungerar hjärnan när alla biologiska processer går långsammare, somnar man då?

Sen är det så också att om ett föremål åker förbi en i hög hastighet, tex pinnen, då kommer ju ljuset reflekteras mot pinnen hela tiden när den åker förbi oss. Och det reflekterade ljuset kommer gå till våra ögon. Och det borde ju betyda att om en 50 cm lång pinne rör sig 10 meter förbi oss, då kommer våra ögon ta emot allt ljus som pinnen reflekterar under dessa 10 meter. Och om pinnen rör sig tillräckligt snabbt, då kommer våra ögon ta emot allt det reflekterade ljuset från pinnen ungefär samtidigt. Alltså så att vi ser pinnen som en enda 10 meter lång pinne.
Och det stämmer ju väl överens med vad vi är vana vid att se när ett föremål "svischar" förbi oss i hög hastighet, tex om vi för vår egen hand snabbt förbi våra ögon. Vi ser då en enda lång "hand".
Så det här med att föremål skulle se kortare eller ihoptryckta ut när de åker förbi oss i hög hastighet, det kan väl inte stämma?

Dessutom undrar jag om ljus verkligen kan/hinner reflekteras på ett normalt sätt (eller alls), när ljuset kommer vinkelrätt mot föremålets rörelseriktning och föremålet färdas väldigt snabbt, tex i närheten av C?
Man kan jämföra med "light abberation", som väl innebär att om man tex sitter längst bak i en buss som har en TV längst fram. Då om bussen åker tillräckligt fort framåt, så kommer man kunna se TV:n även om man tittar lite under TV:n där man inte hade sett den om bussen stått stilla?
För man åker då mot "fel" ljus som har kommit för långt ner, ungefär som när man springer i regn och då springer på regndroppar som redan har fallit för långt ner för att man ska kunna få dom på huvudet.
Och om man inte kan se ordentligt vid höga hastigheter, då är det ju ett bevis för absolut rörelse, för i lägre hastigheter är sådant opåverkat.