Si la fuerza de la gravedad afecta la velocidad del tiempo para el observador, ¿significa que no hay un tiempo establecido?

Einstein dijo: “El tiempo es lo que leemos en un reloj”. Ni la gravedad ni el movimiento afectan a un reloj ideal, para el cual los relojes atómicos modernos son muy buenas aproximaciones. Pero el tiempo que mide el reloj es solo la longitud de la ruta a través del espacio-tiempo y, por supuesto, la longitud de la ruta depende de la ruta. Entonces, si el camino por el que lleva su reloj desciende en el pozo de gravedad de un planeta, entonces su reloj medirá diferentes intervalos que el reloj de otra persona que permaneció en órbita. Pero ninguno de los dos relojes cambió: no aceleraron ni disminuyeron la velocidad, al menos no según Einstein. Simplemente siguieron diferentes caminos, por lo que midieron diferentes intervalos.

Sin embargo, hay un reloj más o menos universal que todos pueden leer. Es el estado de expansión del universo. Es por eso que podemos decir que el universo tiene cierta edad. Depende de poder observar desde un lugar que es estacionario en relación con el promedio de toda la materia en el universo; pero podemos hacerlo observando nuestro movimiento en relación con el fondo cósmico de microondas y compensando nuestro movimiento en relación con eso. El CMB proporciona un tipo de marco de referencia universal que cualquier persona en el universo puede usar.

En esencia, si. No existe un tiempo universal en el que todos los observadores, independientemente de su velocidad o posición en pozos de gravedad, estén de acuerdo. Además, la velocidad a la que pasa el tiempo también es una función del marco de referencia del observador.

Es por eso que Einstein hizo un gran esfuerzo para demostrar la relatividad de la simultaneidad. Los eventos que son simultáneos en un marco de referencia no son necesariamente simultáneos en otro marco. Estos argumentos fueron expuestos en la discusión de Einstein sobre lo que ahora llamamos la teoría de la relatividad especial. “Especial” porque no incluía el efecto de la gravedad en la visión de diferentes observadores del paso del tiempo. Formuló la Relatividad General en los diez años posteriores a la creación de la Teoría Especial.

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Por cierto, las predicciones de SR y GR se han verificado en todas las situaciones, excepto en las más extremas (es decir, las relacionadas con los agujeros negros y el Big Bang). La física aún no tiene (y quizás nunca tendrá) las herramientas para evaluar las predicciones de Einstein en estas circunstancias extremas.

Según la teoría de la relatividad, nada es absoluto o fijo. Todo es relativo. Así es el tiempo. Es diferente para diferentes observadores. Se ve afectado por la gravedad y la velocidad. No hay tiempo universal. No es lo que medimos en los relojes. Es una dimensión del espacio-tiempo en la que existe nuestro universo. Gobierna nuestra vida, nuestro medio ambiente, nuestra tierra y todo en nuestro universo.

Una de las muchas marcas de Einstein en la historia fue su descubrimiento de que el tiempo no es una cosa fija y universal. La “velocidad” a la que los relojes funcionan depende tanto de la velocidad como de la gravedad.

Así es, y la dilatación del tiempo debido a la velocidad significa lo mismo. El tiempo es una cuestión de perspectiva personal, no hay un “ahora” fijo en el universo en el que todos estén de acuerdo porque el tiempo no fluye a un ritmo constante.

Si y no. El efecto de la gravedad en el tiempo es un fenómeno local. Entonces, si bien el tiempo puede acelerarse o desacelerarse en un área determinada, el efecto no ocurre fuera de la esfera de influencia. Entonces, si estuvieras en Júpiter, el tiempo sería unos nanosegundos más lento que en la Tierra, por lo que la diferencia sería prácticamente imperceptible. A diferencia de la dilatación del tiempo relacionada con la velocidad, donde si logras una velocidad cercana a la luz, un viaje de un año podría ser igual a 50 o 60 años de tiempo terrestre.