Mi hermana acaba de ver este video sobre la contracción del espacio (español) y me preguntó si esto está relacionado con el efecto Doppler.
En el clip también introducen la idea de que un murciélago se vería afectado por efectos similares al medir la longitud de un objeto, debido al tiempo que tarda el sonido en propagarse.
Le dije que:
El efecto Doppler trata sobre la alteración de la frecuencia percibida de una señal producida por el movimiento relativo entre el transmisor y el receptor. El video citado trata sobre la relatividad, que es un efecto "más profundo". Tal vez el efecto Doppler pueda entenderse como el efecto de la relatividad sobre un fenómeno de ondas (lentas).
Ahora me pregunto acerca de su intuición. Si tiene razón, ¿debería poder tomar una función sin, aplicarle una transformada de Lorentz y llegar a los mismos resultados que con la fórmula doppler? Desafortunadamente, las matemáticas involucradas están más allá de mis habilidades.
¿Alguien puede arrojar algo de luz sobre la relación entre Doppler y la relatividad, si la hay? ¿Se puede explicar el efecto Doppler solo por la relatividad/Lorentz?
El efecto Doppler ordinario es independiente de la relatividad; es básicamente sólo un hecho de la cinemática. Ni siquiera es realmente un fenómeno de onda; también se aplica a las partículas. Por ejemplo, el efecto Doppler explica por qué el parabrisas de su automóvil se humedece más rápido cuando conduce que cuando está estacionado.
La fórmula del efecto Doppler es
Cuando la gente habla del efecto Doppler relativista, por lo general se refiere específicamente al efecto Doppler para ondas de luz, con correcciones relativistas completas. Las ondas de luz son excepcionales porque no tienen medio, por lo que no estamos atados a un marco específico. En cambio, es más conveniente ir al marco del observador, donde ingenuamente tenemos
Hay un efecto Doppler incluso sin la Relatividad Especial o General, simplemente surgiendo del movimiento relativo de Galileo. Por ejemplo, ninguna de estas teorías es necesaria para explicar el hecho de que el tono de la sirena de una ambulancia cambia a medida que pasa.
Sin embargo, la relatividad debe tenerse en cuenta al calcular el efecto Doppler para un objeto que se mueve rápidamente o uno en un fuerte campo gravitatorio. En otras palabras, existen correcciones relativistas al efecto Doppler.
Si usa una transformación de Lorentz para derivar el efecto Doppler, obtendrá la respuesta correcta para cualquier velocidad, pero no obtendrá el efecto Doppler para un campo gravitatorio.
Como se señaló en respuestas anteriores, el efecto Doppler y los efectos relativistas son independientes.
Hay varias formas de demostrar eso, una forma es considerar la velocidad transversal. Por ejemplo, el caso de partículas que se mueven a una velocidad relativista, por ejemplo, en un acelerador de partículas en forma de anillo. En relación con el centro del anillo que es una velocidad transversal . La velocidad relativista da lugar a un efecto de dilatación del tiempo medible para las partículas. Debido al efecto de dilatación del tiempo, hay un cambio de frecuencia de cualquier radiación que se emita o absorba. Eso es efecto relativista, no efecto Doppler.
Sin embargo, es interesante notar que matemáticamente hay paralelismos en las descripciones de los dos.
En la década de 1880, un alemán llamado 'Waldemar Voigt' publicó un artículo en el que presentaba un trabajo sobre cómo representar matemáticamente el efecto Doppler. Específicamente, Voigt discutió cómo las soluciones a la ecuación de onda general general se transforman de un marco de referencia a otro.
Ecuación de onda general en una dimensión:
(u = velocidad de propagación de la onda)
Como parte de sus 'Reflexiones sobre la relatividad', Kevin Brown escribe sobre estas exploraciones de Voigt en un artículo titulado La relatividad de la luz .
Voigt llegó a transformaciones muy cercanas a las transformaciones de Lorentz, y Kevin Brown comenta que si Voigt hubiera apuntado a una simetría total, fácilmente habría llegado a las transformaciones de Lorentz. Nuevamente, esto fue en el curso de una exploración general del efecto Doppler.
Años más tarde, en la década de 1890, Lorentz llegó a las transformaciones de Lorentz en el curso de la exploración de las propiedades de la teoría de la electricidad y el magnetismo de Maxwell.
Como sabemos, las transformaciones de Lorentz están en el corazón de la relatividad especial.
Eso hace que uno se pregunte: ¿
cómo fue que Lorentz llegó a las transformaciones de Lorentz en el curso de su trabajo en una comprensión más profunda de cómo las ecuaciones de Maxwell describen el mundo físico? La teoría de la electricidad y el magnetismo de Maxwell fue formulada décadas antes de la introducción de la Relatividad Especial de Einstein.
Antes, cuando Maxwell presentó su teoría de la electricidad y el magnetismo, Maxwell se dio cuenta de que sus ecuaciones implicaban que el campo electromagnético tendría la siguiente capacidad: propagar las ondulaciones del campo electromagnético. Es decir: propagación de ondas. (La teoría de Maxwell es tan poderosa que Maxwell tenía una forma de calcular la velocidad de las ondas electromagnéticas a partir de los primeros principios, encontrando que esta velocidad calculada era la misma que la velocidad conocida de la luz, dentro de la precisión de medición disponible. Es decir: las ecuaciones de Maxwell implica que la luz son ondas electromagnéticas).
Las transformaciones de Lorentz a partir de las ecuaciones de Maxwell:
si sumas dos y dos, es evidente que la propagación de la onda es el elemento crucial. El hecho de que las ecuaciones de Maxwell den lugar a las transformaciones de Lorentz se relaciona con el hecho de que existen soluciones para las ecuaciones de Maxwell que describen ondas que se propagan.
Imagine que el observador (S') se aleja de la fuente (S) con velocidad v a lo largo de su común eje. Si es el intervalo de tiempo entre dos emisiones de fotones en el marco S, entonces el intervalo de recepción de estos dos fotones en el marco S 'visto desde el marco S será
Ha sido un mito desde los albores de la Teoría Especial de la Relatividad, como si los efectos relativistas fueran más profundos o diferentes de los efectos Doppler. Esto no es verdad. Las Transformaciones de Lorentz y los llamados desplazamientos Doppler relativíticos son exactamente iguales. Las jergas matemáticas no deben ocultar la realidad física. La dilatación del tiempo y la contracción de la longitud son realmente los mismos efectos que el cambio de frecuencia y los cambios de longitud de onda exactamente de la misma manera.
Efecto Doppler horizontal
En un plano se dibujan rectas paralelas. En cada línea, la fuente de luz (la frecuencia es la misma) se mueve en la dirección opuesta. Imagina fuentes de luz de la letra japonesa エ. El efecto Doppler horizontal no será.
SRT es completamente erróneo ya que se basa en el tipo equivocado de transformaciones: han perdido el factor de escala que caracteriza el efecto Doppler.
Primero, Lorentz consideró una forma más general de transformaciones (con un factor de escala), pero luego él, y también Poincaré y Einstein, la equipararon con 1 sin fundamento adecuado. Su forma se redujo artificialmente, las fórmulas se volvieron incorrectas. Esto llevó a una contradicción lógica de la teoría, a paradojas irresolubles. En consecuencia, GRT también es incorrecto.
Para obtener más detalles, consulte mi folleto "Memorias sobre la teoría de la relatividad y la teoría del campo unificado" (2000) . Quiero llamar su atención sobre el hecho de que el potencial de Newton es incorrecto, el potencial de Gerber es correcto.
La relatividad y el efecto Doppler son un solo fenómeno. Son la misma cosa, el mismo problema expresado a través de diferentes cantidades. Además en: La relatividad galileana y el efecto Doppler son un solo fenómeno.
usuario191954
Frobenius