¿Es posible probar o refutar la Convención de Sincronización de Einstein con la astronomía?

si la Convención de Sincronización de Einstein es falsa y hay una diferencia direccional en la velocidad de la luz, deberíamos poder notarlo a través de la astronomía; si la luz tarda menos en viajar hacia nosotros desde unas direcciones que desde otras, deberíamos ver estrellas y galaxias más viejas en las direcciones en las que la luz viaja más rápido que en las direcciones en las que viaja más lentamente

Esta es una buena pregunta. Despreciando la anisotropía del dipolo CMB, vemos una estructura a gran escala casi isotrópica para el universo. Entonces, su pregunta es, ¿cómo podría una convención de sincronización no isotrópica explicar la isotropía observada?

Como dices, la luz de la dirección "rápida" tendría un retraso más corto que la luz que viene de la dirección "lenta". Entonces, la luz rápida daría datos más recientes y la luz lenta daría datos más antiguos. Dado que ambas direcciones muestran galaxias de aproximadamente la misma edad, eso significa que hay una dilatación del tiempo gravitacional cosmológica anisótropa. Las galaxias en la dirección rápida de la luz envejecen más lentamente y las galaxias en la otra dirección envejecen más rápido.

Sí, tal convención sería muy engorrosa e inconveniente, razón por la cual no se utiliza. Pero sería auto consistente y también consistente con los datos cosmológicos.

Su pregunta es realmente sobre el segundo postulado de Einstein, la constancia de la velocidad de la luz, no sobre la convención de sincronización, que es solo una convención como su nombre lo indica.

La luz que se mueve a una velocidad constante tiene consecuencias que son independientes de cuál es realmente esa velocidad. Significa que las ondas de luz no se superpondrán entre sí, sin importar qué tan lejos viajen. Podemos probar esto de varias maneras. Por ejemplo, las estrellas y lunas binarias del sistema solar se aceleran en escalas de tiempo bastante cortas; si hubiera incluso una ligera dependencia de la velocidad de la luz con respecto a la velocidad de la fuente, entonces veríamos una distorsión en su movimiento que no vemos.

Una vez que se haya convencido de que la velocidad de la luz es constante (en ese sentido) mediante este tipo de observaciones, lo que ya sucedió antes del artículo de Einstein, puede optar por utilizar esta propiedad de la luz para ajustar los relojes. Si la velocidad es realmente anisotrópica, entonces los relojes que configure de esta manera no se sincronizarán realmente, pero eso no le impide configurarlos de esta manera. Ahora puede hacer otra pregunta: si configura el reloj B desde A de esta manera, luego configura C desde B de esta manera, ¿el resultado es el mismo que si configurara C desde A? Puede probar esto configurando dos relojes diferentes en C y comparándolos localmente. Puede repetir este experimento con todas las disposiciones posibles de tres puntos en reposo relativo en tres dimensiones.

Si la velocidad de la luz pasa esa prueba, entonces ya no importa si es "realmente" isotrópica o no, ya que se comporta como si fuera isotrópica. Podemos suponer que nuestros relojes están sincronizados, e incluso podemos fijar la velocidad de la luz en metros por segundo por definición y usarla para definir la longitud, como de hecho lo hacemos. Esto no nos impide detectar una violación de nuestras suposiciones, porque la única suposición físicamente significativa que hicimos en realidad es que los experimentos de los párrafos anteriores no comenzarán a arrojar resultados diferentes en el futuro, y no asumimos la existencia de relojes "verdaderamente" sincronizados para esos experimentos.

También podemos considerar que la velocidad de la luz es anisotrópica y que los relojes no están sincronizados, pero esto equivale a hacer la misma física en diferentes coordenadas, y el resultado de cualquier cálculo en estas coordenadas será el mismo que el resultado transformado de el cálculo en coordenadas estándar. Tomando como ejemplo la edad de las estrellas, si la$t$de las coordenadas anisotrópicas no coincide con el tiempo cosmológico, entonces las estrellas a la misma distancia en diferentes direcciones tienen diferentes edades, y esto contrarresta exactamente el retraso del tiempo de viaje de la luz, por lo que las vemos a la misma edad. Si el$x$la coordenada no coincide con la posición de comovimiento, entonces la Tierra se está alejando de la luz más rápida y hacia la luz más lenta a la velocidad correcta para que tarden lo mismo en llegar. Si ambas coordenadas no coinciden, es una combinación de ambos efectos. Esto es similar a la forma en que la contracción de la longitud, la relatividad de la simultaneidad, etc., siempre conspiran para hacer que las cosas sean consistentes en diferentes marcos de inercia.

Veritasium plantea la pregunta de si es posible que los relojes en la Tierra y los relojes en Marte estén correlacionados.

Hay eventos astronómicos que ocurren en un pico. La emisión de energía por un evento de supernova aumenta y luego decae. Al hacer coincidir el perfil de emisión con un alto nivel de precisión, los astrónomos pueden alinear los datos.

Tomemos, por ejemplo, el caso de un evento de supernova que llega a la Tierra y Marte desde una dirección perpendicular a la línea que conecta la Tierra y Marte en ese momento. Esto significa que la luz debe llegar a la Tierra y Marte simultáneamente. Esto proporciona una forma de llegar a la correlación del tiempo entre la Tierra y Marte.

Luego, esto se puede correlacionar de forma cruzada con los resultados del procedimiento de sincronización de Einstein.

Entonces: ¿es el procedimiento anterior, usando el tiempo de llegada de eventos lejanos, una forma independiente de correlacionar el cronometraje en la Tierra y Marte?

Bueno, la luz que llega a Marte no ha recorrido el mismo camino que la Tierra. Para llegar a Marte esa luz ha viajado formando un ángulo con respecto a la luz que llega a la Tierra. No importa cuán pequeño sea ese ángulo, ese es un componente de velocidad en la dirección paralela a la línea que conecta la Tierra y Marte.

Espero que la observación astronómica se alinee con la correlación temporal lograda con el procedimiento de sincronización de Einstein, como consecuencia de no ser métodos independientes de correlación temporal.

La característica fundamental que subyace a esto es la siguiente: si todas las formas de la física ocurren de acuerdo con la invariancia de Lorentz, entonces la velocidad de la luz en un solo sentido es inaccesible para la observación .

Se trata de la accesibilidad a la observación . Comparación: Lorentz propuso una forma de teoría del éter donde todas las formas de física que tienen lugar ocurren de acuerdo con la invariancia de Lorentz. Entonces ese Aether es inaccesible a la observación.

En ambos casos es la misma inaccesibilidad a la observación.

Correlación de tiempo GPS

Independiente de lo anterior: noté que Derek dice algo muy raro sobre el sistema GPS

Derek dice:

Esta es la misma razón por la que los relojes sincronizados con GPS no funcionarán. Todo el sistema GPS se basa en la suposición de que la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones. Si la velocidad de la luz es diferente en diferentes direcciones, los pulsos de luz de los satélites viajarán a diferentes velocidades, por lo que los relojes no estarán correctamente sincronizados.

Por lo que puedo decir, Derek afirma aquí que el sistema GPS no se puede usar para encontrar una velocidad de la luz en un solo sentido. Mi mejor conjetura es que Derek cree que los satélites GPS se sincronizan mediante el procedimiento de sincronización de Einstein.

Sin embargo, este no es el caso. Para la correlación del cronometraje de los satélites GPS no se utiliza el procedimiento de sincronización de Einstein.

El cronometraje de los satélites GPS está correlacionado con el cronometraje global de la Tierra. Distribuidos sobre la Tierra hay múltiples centros para el cronometraje, y mantienen un tiempo terrestre global correlacionado, con un nivel muy alto de precisión. Este tiempo terrestre global correlacionado no implica el procedimiento de sincronización de Einstein.

ACTUALIZAR:

Cuanto más pienso en esto, hay una solución más simple.

Hay 3 estaciones dispuestas como un triángulo isósceles: A, B, C 2 punteros láser en A que apuntan a B y C Espejo en B que apunta a C Si A->B es instantáneo y B->C toma 1s, lo que significa que A->B ->C tarda 1 segundo.

Pero la ruta directa desde A->C debería tardar sqrt(2) segundos en llegar.

Claramente, A->B->C es más larga (en distancia) que la ruta directa entre A->C, por lo que A->B->C debería tardar 2 segundos, lo que significa más tiempo para llegar a C. Sin embargo, no es el caso si A- >B es instantáneo.

Lo cual es una contradicción.

Intento fallido anterior:

(La falla en el pensamiento a continuación es que, aunque la estación A envía la señal debido a la distancia entre B y C, es posible que no la reciban a la misma hora exacta según el reloj de A, incluso si ambos están a la misma distancia de la estación A. La luz tiene un camino diferente para A->B: un ligero ángulo desde el camino hasta A->C).

Instalamos una estación A en la Tierra y una estación B y C en la Luna.

Las tres estaciones están en una línea (B está más cerca de A que C está más lejos de A). La distancia entre la Tierra y la Luna es de unos 390.000 km. Digamos que B y C en la Luna están separados por 1000 km.

B y C se consideran estacionarios entre sí. Consideremos también que la Tierra y la Luna están estacionarias en una escala de tiempo muy pequeña, y la medición no debería llevar mucho tiempo, así que simplemente la ignoraré por ahora. La estación A mide la distancia de A<->B y A<->C dirigiendo un láser hacia B y C con espejos reflectantes y utilizando la velocidad bidireccional de la luz. Supongamos que B está a 390 000 km y C a 391 000 km de la estación A. Las estaciones B y C miden la distancia entre sí y también de la estación A usando el mismo método. Usando cualquier tipo de comunicación, confirman las distancias medidas y las tres estaciones están de acuerdo. de lo lejos que están unos de otros.

Luego, la estación A envía una señal de activación a B y C teniendo en cuenta la distancia entre ellos, lo que significa que la señal de activación a B se retrasa porque B está más cerca de A, lo que hace que ambas señales lleguen a B y C al mismo tiempo. Así, B y C recibirán la señal exactamente a la misma hora según el reloj de la estación A.

Tan pronto como B y C recibieron la señal de A, ambos enviaron inmediatamente una señal a la otra estación en la Luna. B->C y C->B.

C mide el tiempo transcurrido entre la recepción de la señal de la estación A y la nueva señal de la estación B. Asimismo, B mide el tiempo transcurrido entre la recepción de la señal de la estación A y la nueva señal de la estación C.

Si la velocidad de la luz en un solo sentido es uniforme en todas las direcciones, medirán exactamente la misma cantidad de tiempo transcurrido entre la recepción de la señal de la estación A y la recepción de la señal de la estación contraparte.

Si la luz viajara instantáneamente de B a C y 1/2c de velocidad en la dirección de C a B, entonces B informaría 0 tiempo entre la señal proveniente de A y la señal proveniente de C, mientras que C informaría que la señal proveniente de B llegó (1000 km/( 1/2*300.000km/s) = 0.006 segundos más tarde que la señal de la estación A.

La medición se puede repetir varias veces en diferentes orientaciones Tierra-Luna. La configuración de who también se puede realizar con satélites.

Con este método podríamos refutar o confirmar la teoría de tener una aberración extrema de la velocidad de la luz que depende de la dirección, como que la luz viaja instantáneamente en una dirección y 1/2c en la otra.

En el punto A hay 2 punteros láser, uno apunta al espejo en B y el otro apunta a C.

Como se muestra en esta imagen, si en la dirección A->B la luz tarda 0 segundos en propagarse y B->C es 1 segundo, entonces hay 3 posibilidades:

1. A->B->C (rebotar en un espejo) tardaría 1 segundo y A->C también tardaría 1 segundo
2. A->B->C (rebotar en un espejo) tomaría 1 segundo y tiempo desde A->C=t donde 1<t<sqrt(2) segundos
3. A->B->C realmente toma 2 segundos y A->C toma sqrt(2) segundos

Por lo tanto, si la luz viaja de manera no uniforme girando, este artilugio debería en algún momento darte un resultado en el que la luz de A->C llegaría al mismo tiempo o más tarde que de A->B->C.

Esta no es la respuesta que pediste pero:

La pregunta no es si el procedimiento de sincronización es falso, no lo es, sino que es una convención/postulado en lugar de un hecho observable directamente. No puede acceder a la información sobre la velocidad unidireccional de la luz que viene hacia usted, solo la energía que transporta. Cualquier otro procedimiento que emplee para calcular la velocidad de la luz implicará la velocidad de la luz en los dos sentidos, y es por afirmación que$c$es isotrópico.

Por ejemplo, se creía que la velocidad de emisión de la fuente de luz impartiría una velocidad adicional a la luz, lo que daría lugar a todo tipo de efectos extraños observables en astronomía, como estrellas que no siguen las leyes de Kepler, corrimiento al rojo Doppler cuando las estrellas se alejan y blueshift cuando las estrellas se acercaban, múltiples imágenes, etc. Lee esto para más información

Básicamente, si la velocidad de la luz unidireccional fuera anisotrópica, manifestaría efectos experimentales similares a los descritos anteriormente, pero no vemos tales efectos. Eso amerita una explicación. Es porque si dice que la velocidad de la luz es anisotrópica, esencialmente está afirmando que tiene una forma de comparar la información de la velocidad de la luz en un solo sentido, lo cual no es así. Entonces, sí, podría ser posible que estemos viendo el Universo en tiempo real y que los cuásares distantes realmente existan en el borde del universo.