Me gustan las respuestas de Viktor y Mark, pero A2A, así que lo intentaré.
En la vida cotidiana, qué tan rápido parecen moverse las cosas depende de quién esté midiendo. Si usted es un pasajero en un automóvil que conduce por la calle y sostiene una pelota en la mano, esa pelota no parece moverse desde su perspectiva. Pero, según alguien parado en la acera, esa misma pelota se movería, a cualquier velocidad que el automóvil conduzca por la carretera. Tampoco es solo para “moverse” versus “no moverse”; si lanzas la pelota hacia adelante ligeramente, verías que se mueve lentamente hacia adelante, mientras que la persona en el suelo la verá moverse hacia adelante mucho más rápido.
Así es como funciona casi todo, pero no funciona así para la luz . Los físicos lo esperaban, pero hicieron los experimentos y simplemente no lo hicieron .
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Esto forzó una revisión radical de la física. Por ejemplo, en lugar de lanzar una pelota dentro de un automóvil, considere los faros del automóvil. Si alguien en el automóvil mide que la luz viaja hacia adelante a cierta velocidad, ¿cómo podría la persona en la acera no ver que la luz viaja aún más rápido ? ¡No tiene sentido intuitivo! Pero, es una declaración matemática perfectamente válida, y Einstein la tomó como uno de sus dos axiomas (suposiciones iniciales) para la Relatividad Especial. Aproximadamente:
1. La velocidad de la luz en el vacío es la misma, sin importar quién la mida.
2. Las leyes de la física son las mismas, sin importar quién las mida.
El segundo tiene sentido; Las leyes de la física deberían ser las mismas para todos. Sin embargo, el primero es el que sorprendió a todos.
De todos modos, a partir de esos dos supuestos iniciales (respaldados por evidencia experimental), puede probar matemáticamente una serie de efectos contraintuitivos.
Para todos estos efectos, es importante tener en cuenta que cuando digo cosas como “ver” o “medir”, me refiero a ellas de una manera especial. No lo digo en sentido literal, visual; eso puede ser fácilmente engañado por el hecho de que lleva un tiempo diferente para llegar a usted desde el “frente” y el “fondo” de un objeto. En cambio, me refiero a lo que puedes descubrir sobre una cosa determinada. Por ejemplo, si alguien le grita desde un campo grande, no lo escuchará de inmediato; pero, si sabe qué tan lejos están y la velocidad del sonido, puede averiguar cuál fue el retraso y, por lo tanto , averiguar cuándo gritaron . Eso es lo que se entiende en Relatividad Especial cuando alguien dice “El observador A ve esto” o “El observador B mide eso”; son los eventos que el observador puede deducir que sucedieron, no la información en bruto que llega a sus ojos u oídos.
Entonces, con eso fuera del camino: ¡a la diversión!
- (Cinemática) dilatación del tiempo
En la Relatividad Especial, cada observador piensa que el tiempo se mueve normalmente por sí mismo, pero ve que el tiempo se mueve más lento para todo (¡incluidas las partículas pequeñas!) Que se mueve rápidamente en relación con ellos. Este efecto comienza muy pequeño, y es tan pequeño que no lo notamos en la mayoría de las situaciones cotidianas, pero se vuelve más y más grande para las cosas que se acercan a la velocidad de la luz (según ese observador). ¡Para los protones en el Gran Colisionador de Hadrones, el tiempo se mueve más lentamente (según los físicos que los miden) en un factor de 7000!
En resumen: la cantidad de tiempo transcurrido entre dos eventos es fundamentalmente subjetiva; No hay respuesta correcta”.
- Contracción de longitud
Además del tiempo que se mueve lentamente, si un objeto se mueve cerca de usted muy rápidamente, verá que su longitud se acorta a lo largo de la dirección del movimiento. Nuevamente, el efecto es insignificante a velocidades diarias, pero se hace cada vez más grande a medida que el objeto se acerca más y más a la velocidad de la luz.
En resumen: la distancia entre dos puntos en el espacio es fundamentalmente subjetiva; No hay respuesta correcta”.
- Relatividad de simultaneidad
Para algunas personas, este es el más extraño de todos. Si veo que dos eventos suceden al mismo tiempo pero en diferentes lugares, un observador que se mueve con respecto a mí puede verlos suceder en diferentes momentos . ¡Incluso es posible que diferentes observadores estén en desacuerdo sobre el orden en que ocurrieron dos eventos! [1]
En resumen: si dos eventos fueron simultáneos o no (o, si no, el orden en que ocurrieron) a veces puede ser fundamentalmente subjetivo; a veces no hay una “respuesta correcta”.
Esto ya es bastante largo, así que será mejor que deje la Relatividad general para otro momento. Espero que esto haya ayudado!
[1]: Afortunadamente, hay límites en cuanto al orden de eventos puede ser diferente para diferentes observadores. De lo contrario, tendríamos que desechar el concepto de causa y efecto. Para obtener más información, consulte la respuesta de Erik Anson a Causa precede al efecto, pero ¿se puede conciliar esto con la verdad relativista de una secuencia diferente de eventos para diferentes observadores? Incluyo un poco de matemática, pero todo también se explica en palabras.