2. Randolph Lundberg, Velocity and absurdity in modern physics

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Volume 33: Pages 118-139, 2020

Velocity and absurdity in modern physics

Randolph Lundberga)

102 Kilbreck Drive, Cary, North Carolina 27511, USA

When physicists write the variable v, they usually mean the velocity of an object in an inertial coordinate system, otherwise known as a reference frame. This is the most common velocity concept in modern physics. The velocity of an object in this sense depends on which inertial coordinate system one is working with. For example, an airplane in flight has a velocity of about 500 miles per hour in a coordinate system anchored in a nearby mountain, a velocity of more than 60 000 miles per hour in a coordinate system anchored in the sun, and a velocity of 0 in a coordinate system anchored in the airplane itself. The widely accepted idea that the ticking rate of a clock is a function of this type of clock velocity is absurd. It implies that a human analyst can control the ticking rates of physical clocks through the mental act of selecting a coordinate system. This is a nonsensical mingling of imagination with reality that is akin to believing that a movie character can jump out of your television set and take a seat in your living room. Despite this absurdity, the idea that a clock’s ticking rate depends on its velocity in an inertial coordinate system is a staple of modern physics. It is a pillar of Einstein’s special theory of relativity. It is central to the standard analysis of the so-called twin paradox. It underlies the predictions of Hafele and Keating concerning the ticking rates of clocks that travel in airplanes. Velocity absurdity of this sort flourishes today, and it may well continue to flourish for many years to come.

Lorsque les physiciens écrivent la variable v, ils désignent généralement la vitesse d'un objet dans un système de coordonnées inertiel, autrement appelé cadre de référence. Il s'agit du concept de vitesse le plus courant en physique moderne. La vitesse d'un objet dans ce sens dépend du système de coordonnées inertiel avec lequel on travaille. Par exemple, un avion en vol a une vitesse d'environ 500 miles par heure dans un système de coordonnées ancré dans une montagne voisine, une vitesse de plus de 60.000 miles par heure dans un système de coordonnées ancré au soleil et une vitesse de 0 en un système de coordonnées ancré dans l'avion lui-même. L'idée largement acceptée selon laquelle le taux de tic-tac d'une horloge est fonction de ce type de vitesse d'horloge est absurde. Cela implique qu'un analyste humain peut contrôler les taux de tic-tac d'horloges physiques grâce à l'acte mental de sélectionner un système de coordonnées. Il s'agit d'un mélange absurde d'imagination et de réalité qui revient à croire qu'un personnage de cinéma peut sauter de votre téléviseur et prendre place dans votre salon. Malgré cette absurdité, l’idée que le taux de tic-tac d’une horloge dépend de sa vitesse dans un système de coordonnées inertielles est un élément essentiel de la physique moderne. C’est un pilier de la théorie de la relativité restreinte d’Einstein. Il est au cœur de l'analyse standard du soi-disant paradoxe des jumeaux. Il sous-tend les prédictions de Hafele et Keating concernant les taux de tic-tac des horloges qui voyagent dans les avions. L'absurdité de la vitesse de ce type fleurit aujourd'hui, et elle pourrait bien continuer de prospérer pendant de nombreuses années à venir.

 

Key words: Velocity; Coordinate System; Reference Frame; Cosmic Microwave Background; Clock; Special Theory of Relativity; Einstein; Herbert Dingle; Twin Paradox; Hafele–Keating Experiment.

Received: January 15, 2020; Accepted: March 21, 2020; Published Online: April 13, 2020

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