Relatividad de la simultaneidad en el experimento del tren: ¿el efecto Doppler no revela la simultaneidad?

En el experimento mental de simultaneidad de Einstein con el tren "en movimiento" y los relámpagos, ¿no sería capaz el observador en el tren de deducir la simultaneidad de los relámpagos del hecho de que el relámpago en la dirección del movimiento tendría fotones de acortamiento? longitud de onda y el relámpago del que se aleja el tren tendría fotones con longitudes de onda más largas?

Quizás más fundamentalmente, ¿por qué la radiación de fondo de microondas no sería "azul" y "desplazada hacia el rojo" de manera similar debido al movimiento de un observador?

así que ahora agregue un viento para que el aire caliente no se desplace doppler para el tren: no cambia nada del tiempo.
Si el marco de un par de lámparas en movimiento siempre es "preferido", ¿qué sucede cuando un par de lámparas se mueve en relación con otro par? ¿O qué pasa si yo, en mi marco no preferido, decido encender un par de lámparas?

Respuestas (3)

Si asume que las fuentes del destello son estacionarias con respecto al suelo, entonces tiene razón al decir que en el tren, las longitudes de onda se desplazarán hacia el rojo/azul.

Nada de esto contradice la relatividad. La relatividad dice que no puedes saber si te estás moviendo en relación con el suelo según los experimentos que solo tienen lugar dentro del tren. NO dice que no puede saber si se está moviendo en relación con el suelo cuando mira por una ventana.

Y esto tampoco define un marco especial. Alguien puede decir "Me estoy moviendo en relación con el suelo y es por eso que veo un cambio rojo/azul", y otra persona todavía puede decir "el suelo se está moviendo en relación conmigo, y es por eso que los destellos están cambiados de rojo a azul, y ambos son igualmente correctos, y nunca harán una predicción física que contradiga a la otra persona.

Pensé que el experimento del tren concluyó que los dos golpes podrían determinarse como simultáneos por un observador y no simultáneos por otro observador. Pero HAY un marco inercial preferido en este caso. Aquella en la que el espectro de ambos relámpagos es el mismo, que también es una realidad química.
@JosephHirsch Solo estás diciendo que existe un marco en el que los rayos están estacionarios. ¡Eso es cierto! Sin embargo, ese marco no es PREFERIDO. Las leyes de la física se obedecen en cada cuadro. Tal vez prefieras el marco donde los relámpagos están estacionarios, tal vez prefieras el marco donde estás estacionario, tal vez prefieras un marco completamente diferente. Y de nuevo, no es milagroso que puedas descifrar el marco en el que los relámpagos están estacionarios, ¡dado que estás observando el relámpago! ¡También puede encontrar el marco en el que está estacionado un automóvil al mirar el automóvil!

Suponiendo que los rayos emiten fotones de las mismas longitudes de onda, tiene razón.

Pero el experimento mental no se trata de si es posible determinar si los eventos ocurren simultáneamente en otro marco de referencia. El experimento mental muestra que diferentes marcos de referencia tienen diferentes conceptos de simultaneidad.

El cambio Doppler no altera el “experimento mental” del tren porque la determinación depende únicamente de la velocidad de la luz. El cambio Doppler cambia tanto la longitud de onda como la frecuencia, de modo que la velocidad no cambia y, por lo tanto, el experimento mental no cambia.

Con respecto a su segunda pregunta, la radiación de fondo de microondas se desplaza hacia el azul y el rojo. Se llama anisotropía del dipolo y nos permite determinar nuestra velocidad con respecto a las coordenadas cosmológicas "en movimiento".

¿La anisotrofia dipolar resulta en una resistencia a la aceleración en la dirección del movimiento relativo?
@JosephHirsch No, no lo hace. No puede sentir la dirección de su movimiento en relación con el marco CMB al intentar acelerar en varias direcciones. Solo puede determinar la anisotropía del CMB mirándolo (con un instrumento que puede detectar esas frecuencias de microondas).
¿Por qué los fotones más desplazados hacia el azul no ejercen una presión mayor que los fotones más desplazados hacia el rojo?
Está bien, pero la presión de radiación diferencial es pequeña, por lo que su efecto sobre el movimiento de los cuerpos también es pequeño.
@ PM2Ring si su movimiento cambia, particularmente su velocidad, entonces la radiación de fondo en su "cara" se desplaza hacia el azul mientras que la radiación de fondo en su "cola" se desplaza hacia el rojo. Ahora tienes un desequilibrio en relación con tu estado inicial que se hará más y más grande cuanto más rápido te muevas. En efecto, podría haber algunos marcos de inercia relativos a la radiación de fondo donde la radiación alcanzaría un nivel impenetrable de energía.
@ PM2Ring Lo que quiero decir es que podría ser un mecanismo para que la masa aumente con la velocidad, o para la inercia en general, pero parece que a medida que acelera, la radiación de fondo tendría que cambiar de alguna otra manera para compensar el Desplazamiento Doppler.
@JosephHirsch La masa intrínseca no aumenta con la velocidad. La masa relativista sí, pero los tratamientos modernos de la relatividad especial evitan la masa relativista porque es confuso y puede ser engañoso. Cualquier cálculo que lo involucre se puede hacer utilizando el momento relativista y/o la energía cinética en su lugar, con muchas menos posibilidades de conclusiones erróneas. Pero de todos modos, el aumento de masa relativista ocurre en un vacío perfecto, no requiere nada como el CMB para explicarlo.
@Joseph Sí, si viaja a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz, el CMB se vuelve peligroso: se desplaza hacia el azul a la radiación gamma dura. Y, por supuesto, a tales velocidades, el gas y el polvo en el medio interestelar también son un peligro. Por supuesto, crear sondas espaciales que puedan viajar tan rápido está mucho más allá de nuestra tecnología actual (y requieren cantidades increíbles de energía). Sin embargo, las interacciones con el CMB son significativas en astrofísica, ya que imponen un límite superior a la energía de las partículas de rayos cósmicos y los fotones gamma que podemos detectar.
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