Observer (spesiell relativitet) - Observer (special relativity)
I spesiell relativitet er en observatør en referanseramme som et sett med objekter eller hendelser blir målt fra. Vanligvis er dette en treghetsreferanseramme eller "treghetsobservator". Mindre ofte kan en observatør være en vilkårlig ikke-treghetsreferanseramme, slik som en Rindler-ramme som kan kalles en "akselererende observatør".
Den spesielle relativitetsbruken skiller seg betydelig fra den vanlige engelske betydningen av "observatør". Referanserammer er iboende ikke-lokale konstruksjoner, som dekker hele rommet og tiden eller en ikke-del av den; dermed gir det ikke mening å snakke om en observatør (i den spesielle relativistiske forstand) som har et sted. En inertial observatør kan heller ikke akselerere på et senere tidspunkt, og en akselererende observatør kan heller ikke slutte å akselerere.
Fysikere bruker begrepet "observatør" som stenografi for en spesifikk referanseramme som et sett med objekter eller hendelser blir målt fra. Å snakke om en observatør i spesiell relativitet er ikke en hypotese om en individuell person som opplever hendelser, men det er heller en bestemt matematisk kontekst som objekter og hendelser skal vurderes ut fra. Effektene av spesiell relativitet oppstår uansett om det er et sansende vesen innenfor treghetsreferanserammen for å være vitne til dem.
Historie
Einstein brukte hyppig ordet "observatør" ( Beobachter ) i sin opprinnelige papir fra 1905 om spesiell relativitet og i sin tidlige populære utstilling av emnet. Imidlertid brukte han begrepet i sin alminnelige betydning, og refererte for eksempel til "mannen ved jernbanevognvinduet" eller "observatører som tar jernbanetoget som referanseorgan" eller "en observatør inne som er utstyrt med apparater". Her skilles referanseorganet eller koordinatsystemet - et fysisk arrangement av meterstokker og klokker som dekker området romtid der hendelsene finner sted - fra observatøren - en eksperimentator som tildeler romtidskoordinater til hendelser langt fra seg selv ved å observere (bokstavelig se) tilfeldigheter mellom disse hendelsene og lokale trekk ved referanseorganet.
Dette skillet mellom observatør og observatørens "apparat" som koordinatsystemer, måleverktøy etc. ble droppet av mange senere forfattere, og i dag er det vanlig å finne begrepet "observatør" brukt til å antyde en observatørs tilknyttede koordinatsystem (vanligvis antatt å være et koordinatgitter konstruert av et ortonormalt høyrehendt sett med romfarlige vektorer vinkelrett på en tidaktig vektor (et rammefelt ), se Doran). Der Einstein refererte til "en observatør som tar toget som referanseorgan" eller "en observatør som ligger ved opprinnelsen til koordinatsystemet", sier denne gruppen av moderne forfattere for eksempel "en observatør er representert av et koordinatsystem i de fire variablene av rom og tid "eller" observatøren i ramme S finner at en bestemt hendelse A inntreffer ved opprinnelsen til hans koordinatsystem ". Det er imidlertid ingen enstemmighet på dette punktet, med en rekke forfattere som fortsetter å foretrekke å skille mellom observatør (som et begrep relatert til bevegelsestilstand ) fra den mer abstrakte generelle matematiske forestillingen om koordinatsystem (som kan være, men trenger ikke være, relatert til bevegelse). Denne tilnærmingen legger mer vekt på de mange valgene for beskrivelse som er åpne for en observatør. Observatøren har deretter identifiseres med en observasjons henvisning ramme , i stedet for med en kombinasjon av koordinatsystemet, måleapparat og tilstand av bevegelse.
Det har også blitt foreslått at begrepet "observatør" er antikk, og bør erstattes av et observatørteam (eller familie av observatører ) der hver observatør gjør observasjoner i sin umiddelbare nærhet, der forsinkelser er ubetydelige, og samarbeider med resten av teamet for å sette opp synkroniserte klokker over hele observasjonsområdet, og alle teammedlemmene sender sine forskjellige resultater tilbake til en datasamler for syntese.
"Observer" som en form for relative koordinater
Relativ retning er et begrep som finnes på mange menneskelige språk. På engelsk kan en beskrivelse av et objekts romlige plassering bruke begreper som "venstre" og "høyre" som er relativt til høyttaleren eller i forhold til et bestemt objekt eller perspektiv (f.eks. "Til venstre, når du vender mot inngangsdør.")
Graden som en slik beskrivelse er subjektiv er ganske subtil. Se Ozma-problemet for en illustrasjon av dette.
Noen upersonlige eksempler på relativ retning i språk er nautiske begreper bue , akter , babord og styrbord . Dette er relative egosentriske romlige termer, men de involverer ikke et ego: det er en bue, en akter, en babord og styrbord til et skip, selv når ingen er ombord.
Spesielle relativitetserklæringer som involverer en "observatør" artikulerer i noen grad en lignende slags upersonlig relativ retning. En "observatør" er et perspektiv ved at det er en kontekst som hendelser i andre treghetsreferanserammer evalueres fra, men det er ikke den slags perspektiv som en enkelt person vil ha: den er ikke lokalisert og den er ikke assosiert med en bestemt punkt i rommet, men heller med en hel treghetsreferanseramme som kan eksistere hvor som helst i universet (gitt visse lange matematiske spesifikasjoner og advarsler.)
Bruk i andre vitenskapelige disipliner
Begrepet observatør har også spesiell betydning i andre vitenskapsområder, som kvantemekanikk og informasjonsteori . Se for eksempel Schrödingers katt og Maxwells demon .
I generell relativitet refererer begrepet "observatør" oftere til en person (eller en maskin) som gjør passive lokale målinger, en bruk som er mye nærmere den vanlige engelske betydningen av ordet. I kvantemekanikk er "observasjon" synonymt med kvantemåling og "observatør" med et måleinstrument og observerbart med det som kan måles. Denne brukenes konflikt innen fysikk er noen ganger en kilde til forvirring.