Observer (särskild relativitetsteori)
I speciell relativitetsteori är en observatör en referensram från vilken en uppsättning objekt eller händelser mäts. Vanligtvis är detta en tröghetsreferensram eller "tröghetsobservatör". Mer sällan kan en observatör vara en godtycklig icke-tröghetsreferensram såsom en Rindler-ram som kan kallas en "accelererande observatör".
Användningen av speciell relativitet skiljer sig väsentligt från den vanliga engelska betydelsen av "observatör". Referensramar är i sig icke-lokala konstruktioner, som täcker hela rummet och tiden eller en icke-trivial del av den; det är alltså inte meningsfullt att tala om att en observatör (i den speciella relativistiska betydelsen) har en plats. En tröghetsobservatör kan inte heller accelerera vid ett senare tillfälle, inte heller kan en accelererande observatör sluta accelerera.
Fysiker använder termen "observatör" som en stenografi för en specifik referensram från vilken en uppsättning objekt eller händelser mäts. Att tala om en observatör i speciell relativitet är inte specifikt att hypotesera en enskild person som upplever händelser, utan det är snarare ett speciellt matematiskt sammanhang som objekt och händelser ska utvärderas från. Effekterna av speciell relativitet uppstår oavsett om det finns en kännande varelse inom tröghetsreferensramen för att bevittna dem.
Historia
Einstein använde ofta ordet "observatör" ( Beobachter ) i sin ursprungliga uppsats från 1905 om speciell relativitetsteori och i sin tidiga populära utläggning av ämnet. Men han använde termen i dess folkliga betydelse, och syftade till exempel på "mannen vid järnvägsvagnsfönstret" eller "observatörer som tar järnvägståget som sin referenskropp" eller "en observatör inuti som är utrustad med apparater". Här särskiljs referenskroppen eller koordinatsystemet – ett fysiskt arrangemang av mätstavar och klockor som täcker det område av rumtid där händelserna äger rum – från observatören – en experimenterare som tilldelar rumtidskoordinater till händelser långt ifrån honom själv genom att observera (bokstavligen se) sammanträffanden mellan dessa händelser och lokala särdrag hos referensorganet.
Denna distinktion mellan observatören och observatörens "apparat" som koordinatsystem, mätverktyg etc. släpptes av många senare skribenter, och idag är det vanligt att hitta termen "observatör" som används för att antyda en observatörs associerade koordinatsystem (som vanligtvis antas vara ett koordinatgitter konstruerat från en ortonormal högerhänt uppsättning rymdliknande vektorer vinkelräta mot en tidsliknande vektor (ett ramfält ), se Doran). Där Einstein hänvisade till "en observatör som tar tåget som sin referenskropp" eller "en observatör belägen vid koordinatsystemets ursprung", säger denna grupp av moderna författare till exempel, "en observatör representeras av ett koordinatsystem i de fyra variablerna rum och tid" eller "observatören i ram S finner att en viss händelse A inträffar vid ursprunget till hans koordinatsystem". Det finns dock ingen enighet på denna punkt, med ett antal författare som fortsätter att föredra att skilja mellan observatör (som ett begrepp relaterat till rörelsetillstånd ) från det mer abstrakta generella matematiska begreppet koordinatsystem (som kan vara, men inte behöver vara relaterad till rörelse). Detta tillvägagångssätt lägger större vikt vid de många val för beskrivning som är öppna för en observatör. Observatören identifieras sedan med en observationsreferensram , snarare än med kombinationen av koordinatsystem, mätapparat och rörelsetillstånd.
Det har också föreslagits att termen "observatör" är föråldrad och bör ersättas av en observatörsgrupp (eller familj av observatörer ) där varje observatör gör observationer i sin omedelbara närhet, där förseningarna är försumbara, och samarbetar med resten av team för att sätta upp synkroniserade klockor över hela observationsområdet, och alla teammedlemmar skickar tillbaka sina olika resultat till en datainsamlare för syntes.
"Observatör" som en form av relativa koordinater
Relativ riktning är ett begrepp som finns i många mänskliga språk. På engelska kan en beskrivning av den rumsliga platsen för ett objekt använda termer som "vänster" och "höger" som är i förhållande till talaren eller i förhållande till ett visst objekt eller perspektiv (t.ex. "till vänster, när du är vänd mot ytterdörr").
I vilken grad en sådan beskrivning är subjektiv är ganska subtil. Se Ozma-problemet för en illustration av detta.
Några opersonliga exempel på relativ riktning i språket är de nautiska termerna bog , akter , babord och styrbord . Dessa är relativa rumsliga termer av egocentrisk typ, men de involverar inte ett ego: det finns en för, en akter, en babord och en styrbord till ett fartyg även när ingen är ombord.
Särskilda relativitetspåståenden som involverar en "observatör" artikulerar i viss mån en liknande typ av opersonlig relativ riktning. En "observatör" är ett perspektiv genom att det är ett sammanhang från vilket händelser i andra tröghetsreferensramar utvärderas, men det är inte den sortens perspektiv som en enskild person skulle ha: den är inte lokaliserad och den är inte associerad med en en speciell punkt i rymden, utan snarare med en hel tröghetsreferensram som kan existera var som helst i universum (med tanke på vissa långa matematiska specifikationer och varningar).
Användning inom andra vetenskapliga discipliner
Begreppet observatör har också speciell betydelse inom andra vetenskapsområden, såsom kvantmekanik och informationsteori . Se till exempel Schrödingers katt och Maxwells demon .
I allmän relativitet hänvisar termen "observatör" vanligare till en person (eller en maskin) som gör passiva lokala mätningar, en användning som ligger mycket närmare den vanliga engelska betydelsen av ordet. Inom kvantmekaniken är "observation" synonymt med kvantmätning och "observatör" med en mätapparat och observerbar med vad som kan mätas. Denna konflikt mellan bruk inom fysiken är ibland en källa till förvirring.