¿Cuál es la mejor y la forma más simple de entender la teoría de la ‘paradoja gemela’ de Einstein?

Para mí, la mejor manera de entender es considerar el reloj de luz. Los físicos dicen que todo viaja a la velocidad de la luz a través de una combinación de espacio y tiempo. El reloj de luz cuenta un tic por viaje de ida y vuelta de la luz. Para el gemelo que viaja, la luz debe tomar un camino más largo a través del espacio-tiempo en comparación. El vector 1C a través del espacio-tiempo gira fuera del tiempo y hacia la distancia. La relatividad, que es un principio de “arriba hacia abajo” (que funciona) dice que el tiempo debe disminuir para el gemelo más rápido, porque de lo contrario el gemelo más rápido notaría que el reloj corre más lento. Las ecuaciones usan trigonometría de secundaria.

Ahora la respuesta de abajo hacia arriba es igualmente interesante:

La respuesta de Pete Ashly a ¿Por qué no podemos viajar más rápido que la luz, en términos de lógica razonable (no una teoría o postulado)?

Nuestra comprensión intuitiva de la realidad tiende a ser newtoniana. Sentimos que somos materia existente en el espacio. (Ver la respuesta de Paul Mainwood a ¿Qué punto interesante se está haciendo en Newton’s Bucket?) Pero el experimento de Michelson-Morley resultó en el resultado nulo más famoso de la historia, que nuestro movimiento a través del espacio / éter no se pudo detectar como un cambio en la velocidad de luz. Considere un bote que se mueve a través de las olas. El período entre las crestas de las olas será más largo o más corto dependiendo de la dirección relativa de las dos. (¡Surfeando, wheee!)

Los sorprendentes resultados de la física del siglo XX revelan el problema con la imagen aquí. La razón del resultado nulo es, continuando la analogía, el barco ES el océano. Somos una onda estacionaria extraña, una fluctuación cuántica. Entonces, cuando tal ola intenta moverse a través del océano, la ola no puede exceder la velocidad del sonido (por ejemplo, la velocidad de la luz) en el océano. Debido a que el sujeto y el objeto experimentales existen como las mismas cosas, comportamientos extraños como la contracción de Lorenz y la dilatación del tiempo debido a la propagación de la fluctuación cuántica cambian los resultados de lo que se esperaba en un marco newtoniano.

Todos saben que la gota proviene del océano, pero pocos saben que el océano todavía está en la gota. Bienvenido a la matriz. Bienvenido a la luz!

El libro de Rodney Brooks explica esto con más detalle, pero estoy tratando de dar una explicación de laico a laico aquí.

Mucha confusión y respuestas incorrectas rodean esta paradoja. Lo siguiente es mi comprensión de la paradoja, que no es una paradoja en absoluto. Para comprender realmente los conceptos fundamentales de la paradoja gemela, olvide usar diagramas y fórmulas matemáticas. Estos conducen a confusión, implicaciones de respuestas completamente incorrectas y complejidad innecesaria. Incluso si comprende los diagramas, esto no significa necesariamente que tenga la idea más vaga del fenómeno de la dilatación del tiempo. La manipulación correcta de fórmulas y diagramas, como lo demuestran varias respuestas incorrectas usando diagramas, no significa que comprenda nada en absoluto.

La dilatación del tiempo es real y ha sido probada. En la jerga de la física, solo necesita referirse a un sistema de referencia absoluto generalizado similar pero no idéntico al sistema newtoniano de espacio y tiempo absolutos. En este sistema, llamado sistema local, cuando mantiene los brazos a los costados y comienza a girar varias veces, puede sentir la sangre corriendo por sus manos. Si es de noche, las estrellas parecerán girar en la dirección opuesta. Si ingresas a un cohete y aceleras continuamente a 2gs, experimentarás la sensación de aceleración. Es en este sistema de tiempo / espacio que las velocidades “reales” que se aproximan a la velocidad de la luz causarán una desaceleración del tiempo e incluso el proceso de envejecimiento. No se necesitan diagramas confusos. La razón por la cual ocurre la dilatación se debe al hecho de que toda comunicación electromagnética entre todas las partículas en el universo ocurre en última instancia a la velocidad de la luz. A medida que se acerca a la velocidad de la luz, cambia los factores de tiempo de estas comunicaciones. Esto conduce a efectos muy complejos más allá del alcance de este ensayo.

Una experiencia de pensamiento mucho mejor es cuando te subes a un fotón. Cuando esto sucede (por supuesto, solo los fotones van a la velocidad de la luz, pero para el experimento mental permitimos que una persona vaya tan rápido) el tiempo se detiene. Teóricamente, no puede haber comunicación entre sinapsis en el cerebro. Ninguna función corporal tendría tiempo de operar. Cuando cualquier partícula en su cuerpo intenta comunicarse con cualquier otra partícula, la señal viaja a la misma velocidad que la partícula y, por lo tanto, no va a ninguna parte. ¡Puedes viajar por todo el universo conocido y más allá sin ningún lapso de tiempo! En la paradoja gemela, la nave espacial “realmente” va a una velocidad cercana a la velocidad de la luz. En comparación con la velocidad de la luz, la tierra “realmente” está inmóvil. Lo único que hace que estas velocidades sean “reales” es la quietud de la velocidad de fondo del espacio local que se aproxima a cero para cualquier región del espacio de menos de unos pocos cientos de años luz. (Nota: en la gran escala del universo, a unos 15 mil millones de años luz, las galaxias a esta distancia unas de otras se mueven MÁS RÁPIDO que la velocidad de la luz alejándose unas de otras debido a la constante expansión de Hubble (que en realidad no es constante en absoluto) y nunca más puede ser visto por observadores que miran a través de la vasta extensión del espacio.) Por lo tanto, la ruptura de la simetría entre los dos gemelos se debe a la velocidad local de un cohete que se acerca a la velocidad de la luz (el gemelo en el astronave). La confusión surge cuando los marcos locales de tiempo / espacio están ocultos por diagramas relativistas que ignoran por completo la realidad de la velocidad de la luz en un marco de tiempo local.

Supongamos que tienes dos gemelos idénticos. Un gemelo entra en una nave espacial, vuela lejos de la Tierra a gran velocidad y regresa, solo para descubrir que el gemelo que dejó atrás es mucho más viejo que él. Eso sucedió porque, debido a las teorías especiales y generales de la relatividad de Einstein, el tiempo corre más lentamente para el gemelo en la nave espacial, por lo que esencialmente viaja en el tiempo hacia el futuro.

Ahora para la paradoja: ¿por qué no podemos ver esta situación desde el punto de vista del gemelo en la nave espacial? Desde su punto de vista, es la Tierra la que vuela y regresa a su nave espacial. En ese caso, debería ser el gemelo en la Tierra el más joven y el de la nave espacial el más viejo. Pero los dos no pueden ser mayores. ¿Cuál es el correcto?

La resolución de la paradoja es: son los gemelos que quedan en la Tierra los que serán mayores. El gemelo que viajó en la nave espacial será más joven, porque él es el que aceleró . La Tierra no vuela lejos de la nave espacial y regresa, porque la Tierra no acelera así.

Así es como va la paradoja:
Supongamos que tienes un hermano gemelo, idéntico en todos los sentidos contigo. Ahora lo envías en un largo viaje al espacio en un cohete que viaja cerca de la velocidad de la luz.

Después de 20 años, regresa. Pero como viajaba cerca de la velocidad de la luz, lo que causa dilatación del tiempo, observa que es mucho más joven que usted.

Hasta aquí es simple. La complejidad surge cuando analizas el hecho de que cuando él viajaba, tú también viajabas a la misma velocidad con respecto a él. Explicaré lo que esto significa.

Supongamos que viaja en un tren. Cuando miras por la ventana ves los árboles y los paisajes en movimiento. Sientes que tu posición está fija y que el resto del mundo se está moviendo. Esto es lo que Isaac Newton descubrió . No hay espacio absoluto (a eso se le llama). No puede determinar qué es estacionario y qué se está moviendo.

De vuelta a nuestra paradoja. Entonces, si también te estabas moviendo cerca de la velocidad de la luz según tu hermano, ¿cómo es que él es más joven que tú?

Una manera simple sería tomando el ejemplo.
Entonces, tenemos dos hermanos gemelos, Tim y Tom .

Como sabemos, cuanto mayor es la velocidad, más lento es el tiempo. Eso significa que si Tim se queda en un lugar y espera una hora y toca el cronómetro, mientras Tom regresa a Tim después de deambular en su veloz vehículo, exactamente en el momento en que Tim detiene el reloj, entonces, dado que Tom estaba en velocidad todo este tiempo, su tiempo se ralentizó, es decir, Tom no pudo completar una hora porque su tiempo corría más lento que el de Tim .

Tom puede haber experimentado 59 minutos, 40 minutos, incluso un minuto o algo mayor que cero, dependiendo de su velocidad de viaje.

En realidad, el efecto, también conocido como dilatación del tiempo , es demasiado mínimo para ser notable. Por ejemplo, Tom tendría que viajar a 7,000 km / s solo para marcar la diferencia de un segundo en una hora, sí, 7000 km / s .

Pero, todavía es notable, con el tiempo, a velocidades relativamente más lentas, por ejemplo, ISS, la estación de ritmo internacional, desde el momento de su inicio, diciembre de 1998, ha tenido un retraso de 10 microsegundos y la velocidad de ISS es de 7 km / s.
También se demuestra usando núcleos inestables (de átomos) que cuando se aceleran a altas velocidades, su período de descomposición se reduce a medida que experimentan un tiempo ‘más lento’ .

Pero de todos modos, aquí hay un video sobre lo mismo:

// Los gemelos se usan en el experimento mental solo porque están naturalmente sincronizados en el crecimiento y el tiempo y cualquier diferencia causada por una agencia externa en cualquiera de ellos se puede identificar, ya que generaría una distinción.
Del mismo modo, se podrían haber utilizado dos humanos o incluso relojes, pero eso necesitaría aún más variables para cuidar.

¿Cuán detallado es su conocimiento de la relatividad especial, las transformaciones de Lorentz y los diagramas de Minkowski? Porque si no comprende las transformaciones de Lorentz y los diagramas de Minkowski, realmente no comprende SR, y no está bien equipado para comprender la resolución de la paradoja de los gemelos.

En pocas palabras, la aparente simetría de la posición de los dos gemelos es una ilusión. Solo es posible proporcionar un análisis continuo del gemelo que se queda en casa en el contexto de un solo marco de referencia inercial. El gemelo viajero cambia de marco inercial antes de reencontrarse con el gemelo que se queda en casa, y eso marca la diferencia.

En física, la paradoja de los gemelos es un experimento mental en relatividad especial que involucra gemelos idénticos, uno de los cuales hace un viaje al espacio en un cohete de alta velocidad y regresa a casa para descubrir que el gemelo que permaneció en la Tierra ha envejecido más.

La paradoja gemela se relaciona básicamente con la teoría especial de la relatividad.
Supongamos que usted y su hermano imaginario tienen la misma edad actualmente. Ahora su hermano fue a viajar al espacio en un transbordador espacial. Ahora seguiste extrañándolo por 30 años.
Por lo tanto, su hermano regresó a usted después de 30 años en la tierra. Esto significa que su edad aumenta en 30 años desde su partida. Pero la edad de su hermano aumenta en menos de 30 años.
Esto significa que ahora su hermano es más joven que usted aunque ambos tenían la misma edad en el momento de la partida. Esto se debe a la dilatación del tiempo.
Para una persona que se acerca a velocidades mucho más altas, el tiempo no será el mismo para él que para los demás. Es decir, el tiempo corre más lento para su hermano que el de la Tierra.

Esto parece un poco al revés, ya que la “paradoja gemela” es la forma simple de entender la teoría de la relatividad especial de Einstein. Y creo que el artículo de Wikipedia en sí lo explica de manera bastante concisa:

Considere una nave espacial que viaja desde la Tierra al sistema estelar más cercano: una distancia d = 4 años luz de distancia, a una velocidad v = 0.8 c (es decir, 80 por ciento de la velocidad de la luz).

Si los gemelos nacen el día que la nave parte, y uno emprende el viaje mientras el otro permanece en la Tierra, se encontrarán nuevamente cuando el viajero tenga 6 años y el gemelo que se queda en casa tenga 10 años. El cálculo ilustra el uso del fenómeno de la contracción de la longitud y el fenómeno de dilatación del tiempo verificado experimentalmente para describir y calcular las consecuencias y predicciones de la teoría especial de la relatividad de Einstein.

El aspecto paradójico de la situación de los gemelos surge del hecho de que, en cualquier momento dado, el reloj del gemelo que viaja está corriendo lento en el marco inercial del gemelo terrestre, pero igualmente el reloj del gemelo terrestre está corriendo lento en el marco inercial del gemelo viajero.

La resolución es que el gemelo terrestre está en el mismo marco de inercia durante todo el viaje, pero el gemelo que viaja no lo está: en la versión más simple del experimento mental, el gemelo que viaja cambia en el punto medio del viaje de estar en reposo en una inercia marco con velocidad en una dirección (lejos de la tierra) para estar en reposo en un marco inercial con velocidad en la dirección opuesta (hacia la tierra).

En mi opinión, la forma más sencilla es darse cuenta de que tanto el tiempo como el espacio se ven afectados por el movimiento relativo. Si algo se mueve más allá de un observador, su longitud en la dirección del movimiento relativo será menor para el observador que para algo que se mueve junto con el objeto.

Cuando un gemelo se mueve a alta velocidad en relación con el universo local, el universo local se mueve a la misma velocidad en relación con ese gemelo. Eso hace que el universo local, en particular la parte entre la Tierra y el otro sistema estelar al que se viaja, sea más corto para el gemelo que se aleja de la Tierra y regresa.

Si ese gemelo va a un sistema estelar a 10 años luz de distancia y luego se da vuelta rápidamente y regresa, el tiempo que pasa para el gemelo en la Tierra se calcula de la manera habitual. El tiempo transcurrido es igual a la distancia total recorrida dividida por la velocidad.

Digamos que el cohete del gemelo que viaja va al 80% de la velocidad de la luz en relación con el espacio entre los dos sistemas. El tiempo para que el gemelo permanezca en la Tierra es de 20 años luz dividido por 0,80 veces la velocidad de la luz. Esto es solo 20 / 0.80 en años o 25 años, y ese es el tiempo que el gemelo que se queda en casa envejecerá durante el viaje. El hecho de que el cohete sea más corto para este gemelo es totalmente irrelevante.

Para el gemelo que viaja, es el espacio local el que se mueve al 80% de la velocidad de la luz. Esto acorta este espacio por un factor de 0,60. Para este gemelo, la distancia total recorrida es 0,60 veces 20 años luz o 12 años luz.

Al 80% de la velocidad de la luz, esto lleva 12 / 0.80 años o 15 años, y ese es el tiempo que el gemelo que viaja envejecerá durante el viaje. El gemelo viajero será 10 años más joven que el gemelo que se queda en casa la próxima vez que se reúnan.

El tiempo es una medida. No es una “cosa”. Hay dos formas de medir el tiempo: espacio y crecimiento.

Cuando una cosa viaja una cierta distancia, suponemos que la medida del tiempo sobre esa distancia se ha mantenido constante. Es lo mismo para el crecimiento. Un árbol puede crecer en “el mismo espacio” y suponemos que, mientras crecía, la medida del tiempo no cambió.

Ninguno de los supuestos puede ser 100% verdadero, aunque ambos pueden ser mayormente verdaderos, digamos, 99.999999% verdadero. De hecho, no sé si existe algún método científico que permita una correlación perfecta entre crecimiento y distancia.

Entonces, en esencia, la medida del tiempo es inherentemente disfuncional. Se podría decir que mientras un gemelo usa el espacio para medir el tiempo, el otro usa el crecimiento. Uno esta viajando. Uno está quieto. ¿El espacio (la naturaleza del espacio, quiero decir) cambia cuando uno no viaja? No lo sé. Esta es una pregunta para alguien como Einstein para responder. Si la naturaleza del espacio es diferente para el movimiento y la quietud, entonces no hay paradoja.

No puedo proporcionar una respuesta simple porque hay muchas variables que deben considerarse.

El conjunto completo de información está disponible en Wikipedia y, aunque es extenso, es comprensible.

Paradoja gemela – Wikipedia

Por favor no

Lea mi teoría lógica basada en dos fuerzas que cruzan 60 ° y toda la materia es una prueba 2D, el universo aún es plano.

SIG es pilas 2D

Universo de estado sólido unido por un tornado 2D de giro muy rápido -c2 que sigue dando vueltas y recogiendo V hasta MTO 10 billones de billones de billones por segundo a través de cada cabeza y nos desviamos y nos recuperamos

De una manera simple …

Si un gemelo se va a vivir a la cima de una montaña mientras el otro permanece al nivel del mar, el primer gemelo envejecería más rápido que el segundo. Por lo tanto, si se volvieran a encontrar, uno sería más viejo que el otro. En este caso, la diferencia en edades sería muy pequeña, pero sería mucho mayor si uno de ellos hiciera un largo viaje en una nave espacial a una velocidad muy rápida (tal vez igual a la de la luz). Cuando regresara, sería mucho más joven que el que se quedó en la tierra.

PD: película interestelar, un ejemplo en el mejor de los casos.