¿Podemos usar medidas de corrimiento al rojo para determinar la velocidad absoluta?

He aquí un experimento mental: supongamos que estoy en una caja grande en el espacio sin ventanas ni sensores, y disparo un láser en 6 direcciones diferentes y mido el corrimiento al rojo en cada dirección. ¿Podrían esos datos usarse para determinar mi velocidad absoluta? Tenga en cuenta que aquí estoy hablando de velocidad absoluta, no de velocidad con respecto a nada.

Para aclarar, por velocidad absoluta, ¿te refieres a la velocidad con respecto a un punto fijo en la caja? Además, ¿es 'tu' velocidad una fracción significativa de la velocidad de la luz?
No, por velocidad absoluta quiero decir con respecto a todo el universo. En este experimento mental, podríamos hacer que la velocidad de mi caja espacial sea de 60 mph o 0.6c, no tengo suficiente conocimiento para saber si eso importa.
Velocidad absoluta wrt. ¿Qué parte del universo entero?

Respuestas (5)

Se crea un desplazamiento hacia el rojo o el azul cuando la fuente de luz se mueve en relación con el detector. En tu experimento mental, emites luz y la recibes, por lo que no hay desplazamiento hacia el rojo o el azul. Para que su idea funcione, la luz debe ser emitida no por usted, sino por el universo por igual en todas las direcciones. Tal emisión se conoce como Fondo Cósmico de Microondas. Al medir su corrimiento al rojo en diferentes direcciones, puede encontrar que nos estamos moviendo a una velocidad de 368 kilómetros por segundo hacia el Gran Atractor. ( anisotropía dipolar CMBR ).

Puede obtener un resultado similar midiendo el corrimiento al rojo promedio de estrellas distantes.

Además, hipotéticamente, en un universo cerrado que no se expande, sería posible definir su velocidad relativa al universo sin CMB o luz de las estrellas, pero midiendo el tiempo que tarda la luz en dar la vuelta al universo. Sin embargo, tomaría mucho tiempo.

¿Eso implica que la relatividad general no se aplica en un universo cerrado que no se expande?
@kasperd No, no hay conflicto con la relatividad general. Esto solo significa que la invariancia de Lorentz de la relatividad especial se rompe globalmente en un universo cerrado. Sin embargo, esto no es inusual, porque la invariancia de Lorentz es un concepto local y se rompe globalmente en cualquier campo gravitatorio.
También se debe tener en cuenta que esto tampoco es estrictamente una velocidad absoluta , simplemente parece ser lo más parecido que tenemos. No podíamos saber si todo el "universo" se movía 100 Mm/s hacia la "izquierda" cuando se emitió el CMB; nos parecería lo mismo. El principal beneficio de CMB como "marco de referencia" es que parece ser bastante isotrópico, por lo que al menos es probable que otros observadores en diferentes partes de nuestro universo observable estén mayormente de acuerdo con nuestras mediciones (ajustando la simultaneidad subjetiva, etc.). , por supuesto).
@Luaan Su comentario implica una diferencia entre velocidades absolutas y relativas. Sin embargo, la velocidad es relativa por naturaleza. No existe tal cosa como la velocidad absoluta (sería una medida invariante como el potencial eléctrico; solo se puede medir una diferencia). Si un observador está solo en el universo plano vacío, su velocidad no es un concepto significativo. Entonces, "si todo el 'universo' se moviera", no tiene un significado físico (a menos que se refiera a una parte del universo, cuyo caso probablemente se descarte por simetría).
No, mi comentario dice lo mismo que el tuyo: no hay una velocidad absoluta (hasta donde sabemos).

Su propuesta es casi exactamente el experimento de Michelson-Morley , realizado en 1887.

Comparó la velocidad de la luz en direcciones perpendiculares, en un intento de detectar el movimiento relativo de la materia a través del éter luminífero estacionario ("viento de éter"). El resultado fue negativo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

No, no puedes. Si ninguna información puede filtrarse a través de las paredes de la caja, solo puede determinar su velocidad / posición / & c con respecto a la caja.

Puede determinar si la caja está girando o acelerando, y si es lo suficientemente grande (o tiene instrumentos lo suficientemente buenos) puede determinar si está en un campo gravitatorio.

¿Estoy malinterpretando el corrimiento al rojo? Supongo que está diciendo que si viajo v en una dirección, ¿no habrá ningún corrimiento al rojo medible a lo largo o en contra de esa dirección? ¿Qué pasa si v = 0.8c? Gracias
@justin sí, lo estás malinterpretando. El corrimiento al rojo EM solo es observable si el emisor y el detector tienen una velocidad relativa entre sí (es diferente del corrimiento al rojo acústico)
Para ser justos: podrías determinar la rotación absoluta (por ejemplo, experimento Sagnac)

No. Asumiendo que estás viajando a una velocidad constante, tu caja es un marco de referencia inercial. Por definición, no puede determinar si un marco de referencia inercial está estacionario o en movimiento, y mucho menos la velocidad de movimiento.[1]

Según tengo entendido, en la mayoría de los casos, el desplazamiento hacia el rojo ocurre porque la fuente de luz se mueve en relación con el observador: efecto Doppler. [2]Piense en su ejemplo en términos de desplazamiento Doppler de la bocina del tren. Para simplificar, supongamos que el tren se mueve a velocidad constante. Notarás el cambio en el tono de la bocina si estás parado en la plataforma mientras el tren pasa. El pasajero del tren, por otro lado, no lo escuchará. Esto se debe a que el observador externo escucha las ondas de sonido desde un marco de referencia inercial diferente. Sin embargo, el pasajero está en el mismo marco de inercia que la fuente de ondas sonoras, la bocina.

  1. no hay velocidad absoluta en comparación con el universo como dices. Solo puede tener velocidad relativa a un objeto (excepto en un universo cerrado según el comentario)

  2. Las ondas EM se desplazan hacia el rojo, porque cuando viajan hacia nosotros desde una galaxia lejana que se aleja, eventualmente viajarán a través de una región del espacio donde no hay materia (entre los cúmulos de galaxias), y en esa región del espacio, el espacio mismo se está expandiendo. . Cuando la onda EM viaja a través del espacio en expansión, la longitud de onda de la onda se estira y la frecuencia se vuelve más pequeña, la onda se desplaza hacia el rojo.

  3. su única opción sería (ya que no desea medir su velocidad en comparación con la caja) comparar su velocidad en relación con las ondas EM que está emitiendo. Pero el problema con las ondas EM es exactamente que no importa tu propia velocidad, si estás emitiendo ondas EM, parecerá que viajan con una velocidad c relativa a ti.

  4. Ahora podría tratar de liberar balizas, luego intente usar ondas EM para medir la distancia entre las balizas y el tiempo transcurrido entre su lanzamiento, y divida la longitud con el tiempo y obtenga su velocidad pasada, y suponga que no está acelerando, y así obtenga su velocidad constante, pero eso solo podría funcionar si viajabas a velocidades pequeñas y no cercanas a la velocidad de la luz. Por supuesto, en este caso no mediría su velocidad en relación con el universo sino con las balizas reales, e incluso entonces solo podría decir la aceleración y no la velocidad. Puede configurar las balizas para que tenga 0 aceleración y velocidad constante. Pero aun así no conocerías tu velocidad porque no hay nada con lo que medirla en relación. Y luego está el caso del problema del tiempo. Tu tiempo te parece normal. ¿Pero en relación con qué? Podrías usar relojes de fotones.

¿Podría aclarar cómo "liberaría" exactamente las balizas y cómo le ayudarían a medir su velocidad en relación con el universo? Esto parece defectuoso. Además, tu #1 conceptualmente no es cierto en un universo cerrado.
Estimado safesphere, estamos viviendo en un universo infinito (o al menos no cerrado) hasta donde sabemos, pero editaré mi respuesta. Para liberar balizas, a velocidades lentas (no cerca de c), las ondas EM como señales de radio pueden salir de las balizas y le dirán la distancia entre ellas con la teoría del triángulo simple (bueno, no es tan simple), pero aún funcionaría. Ahora, por supuesto, esto no mediría su velocidad en comparación con el universo, sino con las balizas reales.
Consulte la respuesta de CR Drost.
Ya veo. Las balizas ayudarían a medir su aceleración, no la velocidad. Por lo tanto, son irrelevantes para esta pregunta.
Las balizas (al menos 2) también se pueden usar para medir su velocidad. Pero en este caso, es suficiente medir tu aceleración para que sea 0, por lo que tu velocidad es constante. Incluso entonces, su velocidad se medirá en relación con las balizas, y las balizas también se están moviendo (ya que las soltó mientras se movía a velocidad constante). Pero tienes razón en la parte donde dices que, sin embargo, medir tu velocidad en comparación con el universo todavía no es posible en un universo infinito.
Una "baliza" no se puede usar para medir su velocidad en relación con nada más que la baliza misma. Supongamos que estás en una nave espacial que pasa por inercia (es decir, sin aceleración) más allá del Sistema Solar a la mitad de la velocidad de la luz. Si saca su brazo por la ventana sosteniendo un "faro" en su mano, y simplemente lo suelta, entonces una hora más tarde, o un año más tarde o el tiempo que desee esperar, cuando mire por la ventana, el faro todavía estará ahí, donde puedes estirar el brazo y agarrarlo de nuevo.
Si lanzas la baliza con velocidad v en relación con su nave que no acelera, mientras pueda observarla y medir su velocidad, medirá su velocidad para ser v . Lo único que puedes aprender al observarlo es qué tan fuerte y en qué dirección (en relación con tu nave) lo lanzaste.
Estimado James, tienes razón, lo único aquí que se mide es que la aceleración es 0. Así que tienes una velocidad constante. Pero todavía no puedes medir tu velocidad en comparación con el universo, como dices. Consulte este enlace y la respuesta de CR Drost. Las balizas se usan para medir en este caso 0 aceleración, porque como dices, si la baliza se suelta y se queda allí para siempre (se mueve junto con nosotros), y la segunda baliza hace lo mismo, entonces tienes 0 aceleración.
Pero editaré mi respuesta.