La vitesse de la lumière dans le vide peut-elle dépendre de l'accélération du cadre de référence? [dupliquer]
Dans la théorie générale de la relativité, la vitesse de la lumière dans le vide est $c$. Dans la théorie de la relativité restreinte, un postulat est émis selon lequel la vitesse de la lumière est la même (appelée$c$) dans tous les cadres inertiels.
Considérez la déclaration suivante:
"La vitesse de la lumière est $c$ dans tous les cadres inertiels mais cela peut varier dans les cadres accélérés. "
Ma question est:
Cette déclaration viole-t-elle le principe d'équivalence ou la théorie spéciale de la relativité ou une loi fondamentale de la physique?
Réponses
La vitesse de la lumière dans le vide peut-elle dépendre de l'accélération du cadre de référence?
Pas l'accélération, mais plutôt la différence des potentiels (gravitationnels).
@MarkMoralesII a donné une réponse concise. Dans un cadre accéléré, la vitesse de la lumière est la même ($c_0$) $-$ en accord avec la relativité restreinte $-$tel que mesuré à proximité de l'observateur. Cependant, cette vitesse, pour les photons qui voyagent au - dessus de l'observateur, est mesurée plus grande; et la vitesse des photons qui se déplacent bien en dessous de l'observateur est mesurée plus petite. Je désigne par dessus les emplacements avec moins de négatif, et par dessous les endroits avec plus de potentiel gravitationnel négatif.
Cette déclaration viole-t-elle le principe d'équivalence ou la théorie spéciale de la relativité ou une loi fondamentale de la physique?
Les soi-disant lois fondamentales de la physique sont, au moins, tenues valables localement dans des cadres non inertiels, à moins que vous ne souhaitiez les appliquer de manière non locale.
La notion de vitesse n'a de sens que si vous indiquez clairement comment vous la mesurez.
Un «cadre inertiel» est (dans l'article d'Einstein) un système d'horloges et de métriques. Son postulat signifie que si vous configurez toute cette infrastructure selon une certaine procédure, puis mesurez certaines quantités et divisez-les, vous obtiendrez$c$.
Si vous configurez les choses différemment et mesurez différentes quantités, vous pouvez obtenir d'autres valeurs. C'est très bien; il n'y a pas de loi selon laquelle la vitesse de la lumière doit être$c$par rapport à tout système de coordonnées que vous pouvez imaginer. Toute théorie basée sur ce genre de règle serait incohérente, car je pourrais définir des coordonnées$t'{=}t, x'{=}2x$ et montrez que la vitesse de la lumière est $2c$ et donc $c=0$.
Le postulat de la constance de la vitesse de la lumière a un contenu physique car vous pouvez montrer qu'il existe de nombreux cadres inertiels relativement mobiles différents par rapport auxquels le même faisceau de lumière a la même vitesse $c$, ce qui n'arrive pas dans la physique newtonienne.
La présentation à deux postulats d'Einstein avait du sens étant donné son public à l'époque, mais je pense que c'est inutilement compliqué, car les cadres inertiels sont des objets tellement compliqués. Il y a un développement plus agréable de la relativité restreinte popularisée par Hermann Bondi dont le postulat fondamental non newtonien est la symétrie des décalages Doppler.