편도 광속

'빛의 속도'라는 용어를 사용할 때, 때때로 그것의 일방적 속도와 이원적 속도를 구별할 필요가 있다.소스에서 검출기로의 "일방향" 빛의 속도는 소스와 검출기에서 시계를 동기화하는 방법에 관한 관례에 따라 독립적으로 측정할 수 없다.그러나 실험적으로 측정할 수 있는 것은 소스에서 검출기까지 왕복 속도(또는 빛의 "양방향" 속도)이다.알버트 아인슈타인은 편도 속도를 양방향 속도와 동일하게 하는 동기화 규약(아인슈타인 동기화 참조)을 선택했다.비록 이 이론의 모든 실험적으로 입증 가능한 예측들이 그 관습에 의존하지는 않지만, 주어진 관성 프레임에서 일방향 속도의 항상성은 그의 특별한 상대성 이론의 기초가 된다.^[1][2]

동기화와 무관한 빛의 편도속도를 직접 탐사하려는 실험이 제안됐지만 성공한 실험은 없다.^[3]그러한 실험들은 느린 시계-트랜스포트와의 동기화가 아인슈타인 동기화와 동일하다는 것을 직접적으로 규명하는데, 이것은 특수상대성이성의 중요한 특징이다.그러나 저속 클럭-트랜스포트, 운동 법칙 및 관성 기준 프레임이 정의되는 방법은 이미 등방성 단방향 속도의 가정을 수반하므로 이러한 실험은 직접적으로 빛의 단방향 속도의 동위원소를 규명할 수 없다.^[4]일반적으로 이러한 실험은 양방향 광속이 등방성인 한 비등방성 단방향 광속과 일치한다는 것을 보여주었다.^[1][5]

이 글에서 '빛의 속도'는 진공 상태에서 모든 전자기 방사선의 속도를 가리킨다.

양방향 속도

빛의 양방향 속도는 소스와 같은 한 지점에서 거울까지 그리고 다시 거울에 이르기까지 빛의 평균 속도다.조명은 동일한 장소에서 시작되고 끝나기 때문에 전체 시간을 측정하기 위해 하나의 시계만 필요하므로, 이 속도는 어떤 시계 동기화 방식과 관계없이 실험적으로 결정할 수 있다.빛이 닫힌 경로를 따르는 모든 측정은 양방향 속도 측정으로 간주된다.

Michelson-Morley 실험과 Kennedy와 같은 특수 상대성 실험의 많은 시험들–Thorndike 실험은 관성 프레임에서 빛의 양방향 속도가 동위원소이며 고려된 폐쇄 경로와 독립적이라는 것을 엄격한 한계 내에서 보여주었다.Michelson-Morley 유형의 동위원소 실험은 빛의 속도를 직접 측정하기 위해 외부 시계를 사용하지 않고 오히려 두 개의 내부 주파수나 시계를 비교한다.따라서 미켈슨 간섭계의 모든 팔은 상대적 방향 의존성을 시험할 수 있는 특정 속도를 가진 라이트 시계로 볼 수 있기 때문에 그러한 실험을 "클록 음이소트로피 실험"이라고 부르기도 한다.^[6]

1983년 이래로 미터(metre)는 진공에서 빛에 의해 이동된 거리로 정의되어 왔다. ½,792,458초.^[7]이것은 빛의 속도를 더 이상 SI 단위로 실험적으로 측정할 수 없다는 것을 의미하지만, 1미터의 길이를 다른 길이의 표준과 실험적으로 비교할 수 있다는 것을 의미한다.

편도 속도

양방향 경로에 걸친 평균 속도는 측정할 수 있지만 두 개의 다른 위치에서 "동시"를 정의할 수 없는 한 한 방향 또는 다른 방향의 편도 속도는 정의되지 않는다(단순히 알 수 없는 것은 아님).빛이 한 장소에서 다른 장소로 이동하는 데 걸린 시간을 측정하려면 동일한 시간 척도로 측정한 시작 시간과 종료 시간을 알아야 한다.이를 위해서는 동기화된 두 개의 클럭(시작과 결승에서 각각 하나씩)이 필요하며, 또는 시작부터 결승까지 신호를 즉시 전송할 수 있는 몇 가지 수단이 필요하다.정보를 전달하는 즉각적인 수단이 알려져 있지 않다.따라서 평균 단방향 속도의 측정값은 시작 클럭과 결승 클럭을 동기화하는 데 사용되는 방법에 따라 달라진다.이것은 관례의 문제다.로렌츠 변환은 빛의 단방향 속도가 선택된 관성 프레임과 독립적으로 측정되도록 정의된다.^[8]

Will(1992)^[11]뿐만 아니라 Mansuri와 Sexl(1977)^[9][10]과 같은 일부 저자들은 이 문제가 예를 들어 "선호된" (에테르) 프레임 Ⅱ에 대한 방향 의존적 변화 때문에 단방향 빛의 속도 동위원소 측정에 영향을 주지 않는다고 주장했다.그들은 빛이 단방향 경로를 따르는 실험과 느린 클럭-트랜스포트 실험과 관련하여 RMS 시험 이론의 특정한 해석에 근거하여 분석을 했다.윌은 "...전파 경로의 방향이 σ에 따라 달라지는 동일한 두 시계 사이의 속도의 동위원소 테스트는 그것들이 어떻게 동기화되었는지에 따라 달라지지 않아야 한다..."고 주장했지만, 동기화 방식 없이 비행 시간 방법을 사용하여 두 시계 사이의 단방향 속도를 측정하는 것은 불가능하다는 데 동의했다.그는 에테르 이론은 임시 가설을 도입함으로써 상대성 이론과 일치해야 한다고 덧붙였다.^[11]보다 최근의 논문(2005, 2006년)에서 Will은 이러한 실험을 "단방향 전파를 이용한 광속의 이소트로피"^[6][12] 측정이라고 언급하였다.

그러나 장(1995, 1997),^[1][13][2] 앤더슨 외 연구진(1998)과 같은 다른 연구진들은 이러한 해석이 부정확하다고 보여주었다.예를 들어, 앤더슨 외 연구진은 동시성의 관습성은 이미 선호되는 프레임에서 고려되어야 하므로, 이 프레임의 단방향 빛의 속도 및 기타 속도의 동위원소에 관한 모든 가정도 관습적이라고 지적했다.따라서 RMS는 단방향 빛의 속도는 아니지만 로렌츠 불변도와 빛의 양방향 속도 시험을 분석하는 데 유용한 시험 이론으로 남아 있다.그들은 결론을 내렸다: "...같은 실험의 과정에서 적어도 원칙적으로는 단방향 수치 값을 도출하지 않고는 빛의 속도의 동위원소도 시험할 수 없을 것이며, 그러면 동기화의 관습성과 모순될 것이다."^[2]장과 앤더슨은 비등방성 단방향 속도를 가진 로렌츠 변환의 일반화를 사용하여 로렌츠 변환 및 등방성 단방향 광속도를 보존하는 변환과 호환되는 모든 사건과 실험 결과도 양방향 광속 항상성과 동위원소 로피를 보존하는 변환과 호환되어야 한다고 지적했다.비등방성 단방향 속도

동기화 규칙

원거리 클럭을 동기화하는 방법은 속도나 가속도 측정과 같은 거리에 따른 모든 시간 관련 측정에 영향을 미칠 수 있다.동위원소 실험에서 동시성 규약은 명시적으로 명시되지 않지만 좌표가 정의되는 방식이나 물리 법칙에 암묵적으로 존재하는 경우가 많다.^[2]

아인슈타인 관습

이 방법은 빛의 단방향 속도가 빛의 양방향 속도와 같아지도록 원거리 시계를 동기화한다.시간 $t{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}${\$displaystyle t_{1$}에 A로부터 전송된 신호가 시간 ${\displaystyle {t\mathrm{}}_{}}$ $2{\displaystyle {}_{}}$ ${\$}}시에 B에 도착하여$$ 시간 $t{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {3\mathrm{}}_{}}$ ${\$에 다시 A로 돌아오는 경우$$, 다음과 같은 규약이 적용된다$.$

${\displaystyle t_{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}_{}}$= ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$+ ${\displaystyle \frac{1}{}}$ 2${\displaystyle }$( ${\displaystyle {t\mathrm{}}_{}}$ 3${\displaystyle {}_{}}$- ${\displaystyle {t\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$) ${\$1}:{1}:{1}:{2$}}:\좌측(t_{3}-t_{1$}_{1$}\}\우측)}$.

이 방법의 세부사항과 그 일관성을 보장하는 조건은 아인슈타인 동기화에서 논의된다.

느린 시계 이동

두 개의 시계가 함께 모여 동기화되면, 한 개의 시계가 빠르게 멀어졌다가 다시 돌아오면, 두 개의 시계는 더 이상 동기화되지 않는다는 것을 쉽게 알 수 있다.이 효과는 시간 확장에 기인한다.이는 다양한 테스트에서 측정되었으며 쌍둥이 역설과 관련이 있다.^[14][15]

그러나, 만약 하나의 시계가 프레임 S에서 천천히 멀어지고 다시 돌아온다면, 두 시계는 다시 함께 있을 때 거의 동기화될 것이다.시계는 충분히 천천히 움직이면 임의의 정확도에 맞춰 동기화 상태를 유지할 수 있다.천천히 움직이면 시계가 항상 동기화 상태를 유지하며 분리되어 있어도 공간적으로 분리된 두 시계를 동기화하는 데 이 방법을 사용할 수 있다.운송속도가 0이 되는 경향이 있는 한계에서, 이 방법은 실험적으로 그리고 이론적으로 아인슈타인 관습과 동등하다.^[4]이러한 시계에 대한 시간 확장의 효과는 상대적으로 움직이는 또 다른 프레임 S'에서 분석했을 때 더 이상 무시할 수 없다.이것은 시계가 S로 동기화되어 있는 반면에 S'의 관점에서 더 이상 동기화되지 않는 이유를 설명하며, 아인슈타인의 동기화와 일치하는 동시성의 상대성을 확립한다.^[16]따라서 이러한 시계 동기화 체계 간의 등가성 테스트는 특수 상대성 이론에 중요하며, 빛이 단방향 경로를 따르는 일부 실험에서는 이러한 등가성이 고 정밀도로 입증되었다.

유감스럽게도 빛의 편도속도가 비등방성인 경우 정확한 시간확장계수는${\displaystyle }$T = ${\displaystyle 1\frac{\mathrm{}}{㎛(1}}$ -${\displaystyle \frac{\kappa }{}}$v / ${\displaystyle \frac{c}{}}$) ${\${\$mathcal{T}={\frac${1$}{\gamma(1-\appa v/c$이 되고, 비등도변수 파라미터는 -1에서 +1 사이인 것이다.^[17]This introduces a new linear term, ${\displaystyle \lim _{\beta \to 0}{\mathcal {T}}=1+\kappa \beta +O(\beta ^{2})}$, meaning time dilation can no longer be ignored at small velocities, and slow clock-transport will fail to detect this anisotropy.그러므로 그것은 아인슈타인의 동기화에 해당한다.

비표준 동기화

한스 라이헨바흐와 아돌프 그룬바움에서 증명되었듯이 아인슈타인의 동기화는 빛의 양방향 속도는 불변하지만 다른 단방향 속도를 허용하는 보다 광범위한 동기화 계획의 특수한 경우일 뿐이다.아인슈타인 동기화 공식은 ½을 ε으로 대체함으로써 수정된다.^[4]

${\displaystyle t_{2}=t_{1}+\varepsilon \left(t_{3}-t_{1}\오른쪽).}$

ε은 0과 1 사이의 값을 가질 수 있다.이 체계는 로렌츠 변환의 관측상 동등한 개조에 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 자세한 내용은 비등방성 단방향 속도를 가진 로렌츠 변환의 일반화를 참조하십시오.

움직이는 시계의 시간 확장에 대한 지식이 필요한 아인슈타인 동기화와 느린 클럭-트랜스포트 동기화 사이의 실험적으로 입증된 동등성에 의해 요구된 대로, 동일한 비표준 동기화는 또한 시간 확장에 영향을 주어야 한다.이동 시계의 시간 확장은 그 공식에 사용된 단방향 속도의 관례에 따라 결정된다는 사실은 참으로 지적되었다.^[18]즉, 두 개의 고정 시계 A와 B를 동기화하여 시간 확장을 측정할 수 있고, 그 다음 움직이는 시계 C의 판독치를 그것과 비교할 수 있다.A와 B에 대한 동기화 규약을 변경하면 시간 확장에 대한 값(빛의 단방향 속도)이 방향성에 따라 달라진다.동일한 관습성은 시간 확장이 도플러 효과에 미치는 영향에도 적용된다.^[19]폐쇄된 경로에서 시간확장을 측정해야 관습적이지 않고 빛의 양방향 속도처럼 뚜렷하게 측정할 수 있다.닫힌 경로의 시간 확장은 하펠-키팅 실험과 베일리 외 연구진(1977년)과 같은 이동 입자의 시간 확장에 관한 실험에서 측정되었다.^[20]따라서 빛의 양방향 속도의 항상성을 보존하는 모든 변환에서 소위 쌍방향 역설이라는 것이 일어난다.

관성 프레임 및 역학

이 개념이 동역학, 운동 법칙 및 관성 기준 프레임과 밀접하게 관련되어 있다는 것은 단방향 빛의 속도의 관습성에 반하는 주장이었다.^[4]Salmon은 모멘텀 보존을 사용하여 이 주장의 일부 변형을 설명했는데, 여기에서 반대 방향으로 똑같이 가속되는 동일한 위치에 있는 동일한 두 개의 동일한 신체가 동일한 단방향 속도로 이동해야 한다는 것을 뒤따른다.[21]마찬가지로, Ohanian은 관성 기준 프레임을 정의하여 뉴턴의 운동 법칙이 첫 번째 근사치를 유지하도록 한다고 주장했다.따라서 운동 법칙은 동일한 가속도로 움직이는 신체의 등방성 단방향 속도를 예측하고 아인슈타인 동기화와 느린 클럭-트랜스포트 동기화 사이의 동등성을 입증하는 실험 때문에, 광선의 단방향 속도가 관성에서 등방성이라는 것이 요구되고 직접 측정되는 것으로 보인다.알 액자그렇지 않으면 관성 기준 프레임의 개념과 운동 법칙은 모두 비등방성 좌표를 포함하는 훨씬 더 복잡한 개념으로 대체되어야 한다.^[22][23]

그러나, 다른 사람들에 의해 이것이 주로 빛의 단방향 속도의 관습성과 모순되지 않는다는 것을 보여주었다.^[4]Salmon은 표준 형태의 운동량 보존이 처음부터 동위원소 이동체 단방향 속도를 가정한다고 주장했다.따라서 등방성 단방향 광속의 경우와 실질적으로 동일한 규약을 포함하므로 이를 광속 규범성에 대한 주장으로 사용하는 것은 원형일 것이다.^[21]그리고 오아니아인에 대해 맥도날드와 마르티네즈 모두 물리 법칙이 비표준적 동기화로 더 복잡해 지더라도 여전히 그 현상을 기술하는 일관된 방법이라고 주장했다.그들은 또한 다른 방법들도 가능하기 때문에 뉴턴의 운동 법칙에 따라 관성 프레임을 정의할 필요는 없다고 주장했다.^[24][25]또한, Iyer와 Prabhu는 표준 동기화를 가진 "등방성 관성 프레임"과 비표준 동기화를 가진 "등방성 관성 프레임"을 구별했다.^[26]

빛의 단방향 속도를 측정하는 것으로 보이는 실험

단방향 광신호를 사용한다고 주장한 실험

그리브스, 로드리게스, 루이즈-카마초 실험

2009년 10월 미국물리학저널(American Journal of Physics)에서 그리브스, 로드리게스, 루이즈-카마초는 단방향 빛의 속도에 대한 새로운 측정 방법을 제안했다.^[27]미국 물리학 저널 2013년 6월호에 실린 한킨스, 랙슨, 킴은 그리브스 외 연구를 반복했다.빛의 편도 속도를 더 정확하게 얻으려는 ^[28]실험이 실험에서는 측정장치에 대한 신호 복귀 경로가 광 비행 경로의 종점과 독립적으로 일정한 지연을 가지며, 단방향으로 비행 시간을 측정할 수 있다고 가정하였다.

J. 핑켈슈타인은 그리브스 외 연구진들을 보여주었다.실험은 실제로 빛의 왕복 속도를 측정한다.^[29]

빛이 단방향 경로를 따르는 실험

빛의 편도 속도 또는 방향과의 변동을 측정하기 위한 많은 실험들이 빛이 단방향 경로를 따르는 (그리고 때로는 여전히) 수행되었다.^[30]그러한 실험이 어떤 클럭 동기화 규약과는 독립적으로 빛의 단방향 속도를 측정했다는 주장이 제기되었지만, 그것들은 모두 실제로 양방향 속도를 측정하는 것으로 나타났는데, 이는 그들이 기초 위에서 다른 단방향 속도와의 동기화를 포함한 일반화된 로렌츠 변환과 일치하기 때문이다. of 등방성 2방향 광속(단방향 속도 및 일반화된 로렌츠 변환 섹션 참조).^[1]

또한 이러한 실험은 느린 전송에 의한 시계 동기화와 아인슈타인 동기화 사이의 일치성을 확인한다.^[2]비록 일부 저자들은 이 light,[10][11]그것은 어떤 의미 있는 방법으로 빛의 일방적인 속도의 이런 실험을 할 수 없습니다, 조치는(한)isotropy도록 시간과 공간 좌표지 않는 한 관성 테와 좌표가 처음부터 정의되어 있다는 것을 보였다의 단 방향 속도의 isotropy를 보여 주기 충분하다고 주장했다.wel로l 느린 클럭은 동위원소로^[2] 설명된다(관성 프레임과 동적 및 단방향 속도 섹션 참조).이러한 서로 다른 해석과 상관없이, 이러한 동기화 체계들 간의 관찰된 합의는 특수 상대성 이론의 중요한 예측이다. 이는 다른 프레임에서 볼 때 전송된 시계가 시간 확장이 필요하기 때문이다(슬로크 전송 속도가 느린 섹션과 비표준 섹션 참조).ard 동기화).

JPL 실험

NASA 제트추진연구소가 1990년에 수행한 이 실험은 두 개의 수소 마스커 시계 사이의 광섬유 연결을 통해 빛 신호의 비행 시간을 측정했다.^[31]1992년 클리포드 윌은 실험 결과를 분석했는데, 그는 그 실험이 실제로 빛의 단방향 속도를 측정했다고 결론지었다.^[11]

1997년 장 교수는 이 실험을 다시 분석했는데, 장 교수는 사실 양방향 속도만 측정했다는 것을 보여주었다.^[32]

뢰머 측정법

빛의 속도에 대한 최초의 실험적인 결정은 올레 크리스텐슨 뢰머에 의해 이루어졌다.이 실험은 빛이 지구 궤도의 일부를 가로지르는 시간을 측정하여 단방향 속도를 결정하는 것으로 보일 수 있지만, 이 실험은 장에 의해 조심스럽게 재분석되었는데, 장에 의해 측정은 시계 동기화 방식과는 별개로 속도를 측정하는 것이 아니라 실제로 목성계를 s로 사용한다는 것을 보여주었다.광 전달 시간을 측정하기 위한 ^[33]저소음 시계

호주의 물리학자 카를로프도 뢰머가 앞뒤로 빛의 속도의 동일성을 암묵적으로 가정함으로써 실제로 빛의 속도를 측정했다는 것을 보여주었다.^[34]

아인슈타인 동기화와 느린 클럭-트랜스포트 동기화를 비교하는 기타 실험

실험	연도		$\displaystyle \Delta c/c}$
뫼스바우어 로터 실험	1960년대	감마선은 회전 디스크의 뒤쪽에서 중심부로 보내졌다.빛의 속도의 음이소트로피가 도플러의 이동으로 이어질 것으로 예상되었다.	${\displaystyle <3\light 10^{-8}}$
베소트 [35]외	1980	중력 프로브 A의 업링크 신호와 다운링크 신호의 비행 시간 비교.	${\displaystyle \sim 10^{-8}\!}$
리이스 [36]외	1988	고정된 별에 비해 방향이 변경된 고속 입자 빔의 2-포톤 흡수 주파수와 휴식형 흡수기의 주파수를 비교한다.	${\displaystyle <3\light 10^{-9}}$
넬슨 [37]외	1992	수소 마저 시계와 레이저 광 펄스의 주파수 비교.그 길의 길이는 26km였다.	${\displaystyle <1.5\light 10^{-6}}$
울프 앤 쁘띠[38]	1997	지상의 수소 마저 시계와 25개의 GPS 위성에 탑재된 세슘과 루비듐 시계 사이의 시계 비교.	${\displaystyle <5\light 10^{-9}}$

빛의 단방향 속도에 대해 할 수 있는 실험

어떤 클럭 동기화 방식과 독립적으로 빛의 단방향 속도를 측정하는 실험은 할 수 없지만, 예를 들어 선원의 움직임에 대해 발생해야 하는 빛의 단방향 속도의 변화를 측정하는 실험은 가능하다.그러한 실험은 K에 의한 X선 스펙트럼에서 결정적으로 반복된 데 시터 더블스타 실험(1913년)이다.1977년의 Brecher;^[39] 또는 Alvéger의 지상 실험 (1963);^[40] 그들은 관성 프레임으로 측정했을 때 빛의 단방향 속도가 실험 정확도의 한계 내에서 선원의 운동과 독립적이라는 것을 보여준다.그러한 실험에서는 시계가 측정되는 속도의 변화일 뿐이기 때문에 어떤 편리한 방법으로도 시계가 동기화될 수 있다.

먼 천문학적 사건에서 방사선의 도착을 관찰한 결과 빛의 편도 속도는 주파수에 따라 달라지지 않는다는 것, 즉 빛의 진공 분산이 없다는 것을 알 수 있다.^[41]마찬가지로, 진공 바이레링으로 이어지는 왼손잡이 광자와 오른손잡이 광자의 단방향 전파의 차이는 먼 별빛의 동시 도착을 관찰함으로써 제외되었다.^[42]표준-모델 확장을 통해 종종 분석되는 두 효과에 대한 전류 제한은 로렌츠 위반에 대한 현대적 검색#진공 분산 및 로렌츠 위반에 대한 현대적 검색#진공 바이레링스를 참조하십시오.

표준모델 확장을 이용한 이원 및 단방향 속도에 관한 실험

위의 실험들은 로버트슨-만수리-섹슬 시험 이론에서와 같이 일반화된 로렌츠 변환을 사용하여 분석되었지만, 많은 현대적인 테스트는 표준-모델 확장(SME)에 기초한다.이 시험 이론은 특수 상대성뿐만 아니라 표준 모델과 일반 상대성에도 가능한 모든 로렌츠 위반을 포함한다.빛의 속도의 동위원소에 관해서, 양방향과 단방향 한계는 계수(3x3 행렬)를 사용하여 설명된다.^[43]

• ${\displaystyle {\stackrel{}{\kappa }}_{}}$~ ${\displaystyle e_{}}$- ${\$}}$_{e-}$은(는) 빛의 양방향 속도에서 비등방성 이동을 나타낸다.^[44][45]
• ${\displaystyle {\stackrel{}{\kappa }}_{}}$ ~${\displaystyle {\stackrel{}{}o}_{}}$+ ${\$ 축을 따라 역방향 제안 보의 편도 속도에서 비등방성 차이를 ^[44][45]나타냄$$
• ${\displaystyle {\stackrel{}{\kappa }}_{}}$~ ${\displaystyle t_{}}$ ${\displaystyle r_{}}$ ${\$는 빛의 단방향 위상 속도에서 등방성(독립성) 이동을 나타낸다$$.^[46]

예를 들어 대칭 및 비대칭 광학적 공명기와 같은 모든 계수를 테스트하는 일련의 실험이 2002년부터 수행되어 왔다(아직도 수행되고 있다).No Lorentz violations have been observed as of 2013, providing current upper limits for Lorentz violations: ${\displaystyle {\tilde {\kappa }}_{e-}=\scriptstyle (-0.31\pm 0.73)\times 10^{-17}}$, ${\displaystyle {\tilde {\kappa }}_{o+}=\scri$$ptstyle 0.7\pm 1\pm 10^{-14$ ${\displaystyle {\mathrm{그리고}}_{}}$ ${\displaystyle {\stackrel{}{~}}_{}}$ ~ ${\displaystyle t_{}}$=${\displaystyle }$-${\displaystyle 0.4}$±${\displaystyle 0.9}$× ${\displaystyle {10}^{}}$ ${\displaystyle {-}^{}}$ ${\displaystyle {10}^{}}${\$displaystyle${\$tilde {\\cappa }}}}}}=\scriptstyle -0.4pm 0.9\pm$ 10$^{-10$자세한 내용 및 출처는 로렌츠 위반#광속도에 대한 현대 검색을 참조하십시오.

그러나 그러한 수량의 부분적으로 관습적인 특성을 Kostelecky 외 연구진은 적절한 좌표 변환과 현장 재정의 방법으로 빛의 속도의 그러한 변화를 제거할 수 있다고 지적했다.비록 이것이 로렌츠 위반을 제거하지는 못하지만, 그러한 재정의는 단지 로렌츠 위반을 광자 섹터에서 SME의 물질 섹터로만 전달하기 때문에, 그러한 실험은 로렌츠 불변성 위반에 대한 유효한 테스트로 남아 있다.^[43]동일한 거리 위치에서 서로 다른 광선을 직접 비교하기 때문에 다른 분야로 다시 정의할 수 없는 SME의 단방향 계수가 있다. 이전 섹션을 참조하십시오.

빛의 단방향 속도가 양방향 속도와 같지 않다는 이론

특수상대성이론에 준하는 이론

로렌츠 에테르 이론

1904년과 1905년에 헨드릭 로렌츠와 앙리 푸앵카레는 이 결과를 물리적 물체의 길이와 시계가 달리는 속도에 대한 에테르를 통한 운동의 효과 때문이라고 설명하는 이론을 제안했다.에테르를 통한 움직임 때문에 에테르 물체는 움직임의 방향을 따라 줄어들 것이고 시계는 느려질 것이다.따라서 이 이론에서 천천히 운반되는 시계는 일반적으로 이 효과를 관측할 수 없더라도 동기화된 상태를 유지하지 못한다.이 이론을 설명하는 방정식은 로렌츠 변형이라고 알려져 있다.1905년에 이러한 변형은 에테르에 대한 언급 없이 동일한 결과를 제안한 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 기본 방정식이 되었다.

이 이론에서 빛의 일방속도는 에테르를 통한 관찰자의 움직임 때문에 다른 프레임에서는 아니지만 에테르 프레임에서는 주로 2방향속도와 동일하다.그러나 시계와 길이에 대한 에테르 작용으로 인해 빛의 편도와 양방향 속도의 차이는 결코 관측할 수 없다.따라서 푸앵카레-아인슈타인 규약도 이 모델에 채택되어 모든 기준 프레임에서 광의 편도 동위원소 속도가 된다.

비록 이 이론이 실험적으로 특수 상대성 이론과 구별할 수 없지만, 로렌츠의 이론은 철학적 선호와 일반 상대성의 발달 때문에 더 이상 사용되지 않는다.

비등방성 단방향 속도에 의한 로렌츠 변환의 일반화

레이첸바흐와 그룬바움 등이 제안한 시동기화 계획은 에드워드(1963년),^[47] 위니(1970년),^[18] 앤더슨, 스테드먼(1977년) 등 저자들이 물리적 예측을 바꾸지 않고 로렌츠 변혁을 개혁한 것으로 더욱 발전했다.^[1][2]예를 들어 Edwards는 관성 프레임에서 측정했을 때 빛의 편도 속도가 일정하다는 아인슈타인의 추정을 다음과 같이 대체했다.

일정한 상대 속도로 이동하는 두 개의 (내부) 좌표계에서 측정한 진공에서 빛의 양방향 속도는 단방향 속도에 관한 가정과 관계없이 동일하다.^[47]

따라서 왕복 평균 속도는 실험적으로 입증 가능한 양방향 속도인 반면 빛의 편도 속도는 반대 방향으로 형태를 취할 수 있다.

${\displaystyle c_{\pm }={\frac {c}{1\pm \kappa }}.}$

κ은 0과 1 사이의 값을 가질 수 있다.극단적으로 1이 1에 가까워질 때, 전체 왕복 시간이 반대 방향으로 이동하는 경우, 빛이 한 방향으로 즉시 전파될 수 있다.Edwards와 Winnie에 이어 Anderson 등에서는 형식 임의 부스트를 위한 일반화된 로렌츠 변환을 공식화했다.^[2]

${\displaystyle{\begin{정렬}d{\tilde{t}}'=&.{\tilde{\gamma}}\left[1+\kappa \cdot{\tilde{\mathbf{v}}}/c-\kappa '\cdot{\tilde{\mathbf{v}}}'/c\right]d{\tilde{t}}-\left(\kappa '+{\tilde{\gamma}}{\tilde{\mathbf{v}}}'\right)\cdot d{\tilde{\mathbf{)}}}/c\\&, -\left는 경우{\tilde{\gamma}}\left(1+\kappa \cdot{\tilde{\mathbf{v}}}/c\right).-1\right 뻗는다{\frac{\kappa '\cdot{\tilde{\mathbf{v}}}}{{\tilde{\mathbf{v}}}^{2}c}}{\tilde{\mathbf{v}}}\cdot d{\tilde{\mathbf{)}}}+{\tilde{\gamma}}}}'=&, -{\tilde{\gamma}}{\tilde{\mathbf{v}}}d{\tilde{t}}+d{\tilde{\mat\cdot{\tilde{\mathbf{v}}}\left(\kappa\cdot d{\tilde{\mathbf{x}}}\right){\tilde{\mathbf{)}\kappa.hbf{)}}}+\left[{\tilde{\gamma}}\left(1+\kappa \cdot{\tilde{\mathbf{v}}}/c\right)-1\right]{\frac{{\tilde{\mathbf{v}}}\cdot d\mathbf{)}}{{\tilde{\mathbf{v}}}^{2}}}{\tilde{\mathbf{v}}}-{\tilde{\gamma}}{\tilde{\mathbf{v}}}\left(\kappa\cdot d{\tilde{\mathbf{x}}}\right){\tilde{\gamma}}=&, \gamma \left(1-\kappa \cdot \mat.hbf{v} /c\right),\\\\\tilde {\mathbf {v}}}}=&#{\frac {\mathbf {v}{1-\kappa \cdot \mathbf {v} /c},\end{aigned}}}}}}}}}}$

(각각 프레임 S와 S'에서 동기 벡터가 되는 κ과 κ과 함께).이 변환은 빛의 단방향 속도가 모든 프레임에서 관습적이어서 양방향 속도가 불변함을 나타낸다.κ=0은 표준 로렌츠 변환을 초래하는 아인슈타인의 동기화를 의미한다.Edwards, Winnie, Mansuri-Sexl에서 보여주듯이, 동기화 매개변수의 적절한 재배치에 의해 로렌츠 에테르 이론의 기본적인 가정을 시뮬레이션하기 위해 심지어 어떤 종류의 "절대 동시성"도 달성할 수 있다.즉, 한 프레임에서 빛의 단방향 속도를 등방성으로 선택한 반면, 다른 프레임은 모두 "외부 동기화"^[9]에 의해 이 "선호" 프레임의 값을 인수한다.

그러한 변환에서 도출된 모든 예측은 실험적으로 표준 로렌츠 변환과 구별할 수 없다.^[48] 차이점은 정의된 클럭 시간이 특정 방향의 거리에 따라 아인슈타인과 다르다는 것이다.

특수 상대성 이론과 같지 않은 이론

시험 이론

상대성 예측과 실험 결과가 다른 정도를 평가할 수 있도록 여러 이론이 개발되었다.이러한 이론들은 시험 이론으로 알려져 있으며 로버트슨과 만수리-섹슬^[9](RMS) 이론을 포함한다.현재까지 모든 실험 결과는 실험 불확실성 내에서 특수상대성이론과 일치한다.

또 다른 시험 이론은 표준-모델 확장(SME)이다.특수 상대성, 일반 상대성 및 표준 모델에서 로렌츠 대칭 위반을 나타내는 다양한 계수를 사용한다.그러한 변수들 중 일부는 2방향 및 1방향 빛의 속도에 대한 음이소트로피를 나타낸다.다만, 이러한 빛의 속도 변화는 채용된 좌표와 필드를 적절히 재정의하면 제거할 수 있다고 지적했다.이렇게 해서 로렌츠 위반이 제거되지는 않지만, 광자 부문에서 SME의 물질 부문으로 외관을 이동시킬 뿐이다(위의 표준-모델 확장을 이용한 이원 및 단방향 속도에 대한 실험 참조).^[43]

참조

추가 읽기

• Janis, Allen (2010). "Conventionality of Simultaneity". In Zalta, Edward N. (ed.). Stanford Encyclopedia of Philosophy.
• 산술 페이지:통념, 왕복 및 일방통행, 특수상대성 교육
• Rizzi, Guido; Ruggiero, Matteo Luca; Serafini, Alessio (2005). "Synchronization Gauges and the Principles of Special Relativity". Foundations of Physics. 34 (12): 1835–1887. arXiv:gr-qc/0409105. Bibcode:2004FoPh...34.1835R. doi:10.1007/s10701-004-1624-3. S2CID 9772999.
• Sonego, Sebastiano; Pin, Massimo (2009). "Foundations of anisotropic relativistic mechanics". Journal of Mathematical Physics. 50 (4): 042902-1–042902-28. arXiv:0812.1294. Bibcode:2009JMP....50d2902S. doi:10.1063/1.3104065. S2CID 8701336.