Dada la velocidad de propagación de la luz desde su fuente en el vacío es c en todos los marcos de referencia. Si la fuente se mueve en relación con nosotros y se enciende de repente, ¿cómo podemos medir la velocidad del frente de onda a medida que se acerca a nosotros, si no podemos ver el frente de onda hasta que llega a nuestro receptor?

No estoy seguro de lo que estás preguntando, así que déjame divagar y ver si ayuda. La luz es naturalmente un fenómeno ondulatorio, por lo que consiste en un tren de frentes de onda. Si puede seleccionar un frente de onda en particular, por ejemplo, convirtiéndolo en el primero de un grupo en un flash / pulso, entonces, en principio, puede cronometrarlo a medida que se mueve entre dos puntos y, por lo tanto, medir su velocidad.

El truco es que antes de poder hacer esto, debe tener relojes sincronizados o su equivalente en los puntos de inicio y finalización. Y en la relatividad especial, el “criterio de sincronización del reloj” de Einstein básicamente equivale a “la velocidad unidireccional de la luz debe llegar a c”. Entonces, si desea medir la velocidad de la luz de A a B, a una distancia de L aparte, primero debe ajustar el reloj B para que cuando envíe luz de A a B obtenga [matemáticas] t_B = t_A + Lc [/ matemáticas ] Luego envías algo de luz de A a B de verdad, observa que [matemáticas] L / (t_B-t_A) = c [/ matemáticas] y declaras la victoria para la relatividad.

La razón por la que diferentes observadores que viajan a grandes fracciones de la velocidad de la luz entre sí obtienen el mismo valor de c es que todos están aplicando el criterio de sincronización de Einstein de forma independiente.

La razón por la que esto no es un truco completo es que, clásicamente, habiendo ideado esto cuidadosamente para la dirección de A a B, no esperarías que también funcione para la dirección de B a A: habría discrepancias proporcionales a [matemáticas ] v ^ 2 / c ^ 2 [/ matemáticas]. El famoso experimento de Michelson-Morley buscó tales discrepancias en un viaje de ida y vuelta y no las encontró. Más precisamente, comparó la discrepancia para un viaje de dos vías en la dirección del movimiento y un viaje de dos vías en ángulo recto con la dirección del movimiento: una debería haber sido dos veces la otra.

La razón por la que el experimento MM no encuentra nada se atribuye a la contracción de la longitud: el aparato se contrae en la dirección del movimiento lo suficiente como para igualar los dos brazos. Sin embargo, hay muchos efectos relacionados, como la dilatación del tiempo, que el experimento MM no prueba directamente, pero puede confirmarse en otros experimentos.

Edite en respuesta al hilo de comentarios y la pregunta actualizada.

1. Tal vez estoy siendo demasiado inteligente y debería responder a la pregunta real planteada: si desea saber dónde / cuándo ha estado la señal antes de que llegue a usted, asegúrese de que la fuente emita un frente de onda amplio y plano, ponga múltiples detectores con relojes en diferentes puntos a lo largo de su camino y también los escalonan a lo ancho. Cada detector consume un poco del ancho del frente de onda, pero deja que algunos pasen al siguiente detector. Pero luego necesita un reloj sincronizado en cada detector para que la hora de llegada pueda registrarse de manera significativa, momento en el que se encuentra con el problema en mi discurso original.

2. Más tarde.

Mark, gran respuesta. Gracias.

Sin embargo, como dices: todo es relativo. En este sentido, podemos elegir lo que sea ‘fijo’ y el resto debe seguir. Si elegimos c como fijo, el tiempo y la distancia deben ser relativos.

He tratado de encontrar una analogía que se ajuste a Michelson-Morley.

Así es como lo pienso.

Imagine un bote flotando en un río, con la corriente fluyendo suavemente a la velocidad v1.

Como no hay ondas, parece observar que el agua está completamente quieta.

Ahora golpeo rítmicamente el agua enviando ondas desde el punto de impacto a la frecuencia f1 y la longitud de onda l1.

Desde la orilla, si me mueven junto con el bote, veré las olas acercándose a la velocidad v2 (la velocidad de transmisión de las olas en el agua), con frecuencia f1 y longitud de onda l1. Aparecerá como si yo y la fuente fueran estacionarias.

Desde un punto en el río directamente en frente del bote, veré la primera ola acercándose en v2 + v1, y directamente detrás en v2-v1.

Sin embargo, una vez que el frente de onda pasa los puntos estacionarios, solo puedo medir la frecuencia: f2> f1 para el punto en frente, y f2

Suponiendo que no puedo ver el bote, y dado que parece que el agua es estacionaria, y como sé la velocidad de transmisión de las olas en el agua, debo suponer que en todos los casos (atrás, adelante y a un lado) la fuente es estacionaria en relación a mí, y que las olas se mueven en todas las direcciones a la velocidad v2.

Dada la velocidad fija (supuesta) y las frecuencias medidas, obtendré diferentes longitudes de onda al frente (l2 <11) y atrás (l3> l1) y al costado (l1).

Para cualquier onda que requiera un medio para propagarse, suponiendo que el medio se mueva con la fuente, me parece análogo a una fuente de luz en movimiento que no requiere medio …

La diferencia con la luz, por supuesto, es que no puedo ver el frente de onda que se acerca.

Solo puedo ver la luz una vez que golpea un receptor.

En este caso, solo puedo medir la frecuencia, asumir que la velocidad es constante y calcular la longitud de onda. Además, el color cambia de acuerdo con la frecuencia medida y la longitud de onda … así que todo funciona.

Sin embargo, basado en la analogía del “agua”, parecería que esto es simplemente una invención matemática … no tiene nada que ver con la realidad física.

No soy físico, pero tengo muchas ganas de entender el problema.

Mark, realmente aprecio tu tiempo y tus problemas para responder.

Gracias

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