¿Por qué la relatividad especial tiene una contracción de longitud?

En lugar de comparar lo que miden los diferentes observadores, considere las observaciones de un solo observador que se encuentra en un marco en movimiento, digamos la Tierra. Esto fue más famoso en el experimento de Michelson-Morley, Wikipedia. Descubrieron que, independientemente de la orientación de su aparato de medición, nunca detectaron ninguna diferencia en la velocidad medida de la luz a pesar de que la Tierra se movía a velocidades extremadamente altas en la dirección de su órbita alrededor del sol.

En ese momento, 1887, esto no tenía sentido. Para 1892, la contracción de Lorentz, o la contracción de la longitud, se había propuesto como una explicación de la medición, no una explicación de por qué c no variaba. Esta idea, que acortaba la longitud en la dirección del movimiento, era tan específica, es decir, no se basaba en ningún principio básico, sino simplemente como una forma de explicar la falta de medición de las diferencias de velocidad. En consecuencia, la ecuación compensaba exactamente las mediciones inesperadas porque era la única razón por la que se creó.

Cuando Einstein desarrolló la SR, adoptó un enfoque muy diferente. En lugar de intentar conseguir experimentos que se ajustaran a una vieja visión del mundo, comenzó con el supuesto de que c era invariable y que ningún marco de referencia (inercial) era mejor que otro. Cuando evalúa la cinemática sobre esta base, las transformaciones de Lorentz aparecen de forma bastante natural, no en un intento de explicar ningún problema en particular. Desde este punto de vista, podríamos decir que la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud no resuelven los problemas causados ​​por la invariancia de c, sino que suceden porque c es invariante.

Aparte de eso, lo que probablemente estaba buscando es la idea de que la simultaneidad no es un concepto absoluto y los observadores en diferentes marcos estarán en desacuerdo sobre cuándo los eventos son simultáneos.

Relatividad Especial: Sección 13

Debido a que la onda de probabilidad cuántica que mantiene sus moléculas unidas tiene que dar vueltas y vueltas a una velocidad tal que vuelva a la fase consigo misma, de lo contrario volarías aparte. Sucede que viaja a la velocidad de la luz. Si ve que un objeto se mueve rápidamente, en relación con usted, sus ondas cuánticas tienen que viajar más lejos en la dirección hacia adelante y más cortas en la dirección hacia atrás.

Por varias razones técnicas, la longitud del camino no está determinada por el promedio aritmético de c + v y cv, sino por la media geométrica (raíz cuadrada de la suma de los cuadrados). Si haces esto, normalizando dividiendo entre c, inmediatamente se te ocurre la fórmula de Lorentz.

Esto es cierto en una variedad de teorías, como las antiguas teorías de Ether. Ni siquiera es peculiar de la relatividad especial.

Además, puede generalizar su pregunta a la relatividad general (GR), y la respuesta es muy parecida. GR proporciona una contracción de la longitud (generalmente considerada como expansión espacial, son equivalentes) en la dirección radial. Y también la dilatación del tiempo que afecta la velocidad coordinada de la luz (en relación con un observador fijo, no un observador local que siempre mide c). Es un poco más difícil hacer el cálculo, pero es básicamente similar.

Ninguno de estos ejemplos se dará en una clase de relatividad, porque la estructura de la materia no se conocía cuando se desarrollaron las teorías de Einstein, y las desarrolló como teorías del principio y no de la construcción. Es por eso que son tan difíciles de explicar de manera convincente.

Si mides la longitud de un campo de béisbol

• sobre la marcha
• usando un reloj

Obtendrá diferentes resultados con diferentes velocidades .

Por lo tanto, necesitará, para explicar sus resultados variables, una buena historia. Einstein lo llamó ‘contracción de longitud’ y realmente lo creía a pesar de las objeciones severas (por Paul Ehrenfest, por ejemplo).

Tenga en cuenta que no necesitamos pensar en el campo para movernos porque es lo mismo cuando pensamos que se está moviendo. Y, si esto no fuera aceptado como un hecho, la historia relativista en sí misma debe haber estado equivocada.

Es un grave error pensar que la dilatación del tiempo y la contracción de Lorentz son dos fenómenos separados e independientes. Ellos no son. Siempre debe aplicar las transformaciones de Lorentz completas a todos los aspectos de cada problema, de lo contrario siempre terminará con “paradojas” como The Polevault Paradox.

La clave está en su declaración sobre su comprensión de la dilatación del tiempo: “El observador estacionario en relación con el movimiento tiene que medir un mayor tiempo para que la luz pueda medirse exactamente como c”. Eso es todo, tenemos que mutilar el tiempo inmutable para demostrar falsamente que c es constante. Encontrarás que lo mismo le sucede a la longitud inmutable.

Recuerde que un reloj que se aleja de un observador estacionario parece funcionar lentamente, no debido a la dilatación del tiempo, sino porque las imágenes del reloj tardan más y más en llegar al observador, es decir, el tiempo aún es inmutable.

Los científicos mutilan el tiempo y la longitud solo cuando calculan la velocidad relativa de la luz. Si permite que la velocidad relativa de la luz sea variable, el tiempo y la longitud no cambiarían. Sin embargo, se verá que cambian, pero esos cambios son ilusiones no reales. Quiero decir que la longitud de una barra no se acorta realmente; de lo contrario, un observador que se mueve con la varilla también verá la contracción, pero él no. Por lo tanto, es una ilusión.

Además, hay leyes que rigen cuánto puede contraer un material determinado. Quiero decir que una longitud de madera y una longitud de hierro se contraerían de manera diferente. Pero, bajo la relatividad, se contraen en la misma proporción, es decir, es una ilusión.

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Paradoja de la escalera – Wikipedia

La “paradoja de la escalera” (que no es realmente una paradoja) tiene que ver con los problemas de simultaneidad que surgen con la dilatación del tiempo. Para un observador, la contracción de la longitud permite que una larga escalera encaje dentro de un establo que de otra manera sería demasiado corta para que quepa dentro, pero para el otro observador, la pérdida de simutaneidad debido a la dilatación del tiempo explica lo que parece estar sucediendo.

Es un poco doloroso entenderlo, pero creo que si SOLO hubiera dilatación del tiempo, esto se convertiría en una verdadera paradoja.