¿Cuál es la relatividad de la simultaneidad en términos simples?

La contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la relatividad de la simultaneidad son requisitos geométricos secundarios de la “constancia de la velocidad de la luz”, encontró la teoría especial de la relatividad. Todos ellos son diversos puntos de vista o aspectos de un solo sistema de efectos.

Primero debemos separar dos aspectos fácilmente confundidos.

La dilatación del tiempo y la simultaneidad relativa están inextricablemente relacionadas porque todos los efectos anteriores son consecuencia de la constancia de la luz, pero son dos componentes muy diferentes.

Ambos ocurren debido al movimiento entre dos observadores, pero la dilatación del tiempo ocurre a una velocidad específica que es proporcional a la velocidad e independientemente de la distancia. Sin embargo, la simultaneidad relativa ocurre proporcionalmente a la velocidad pero depende de la distancia.

EG: Dos observadores pueden experimentar solo una diferencia de mil millonésimas de segundo en la velocidad de sus relojes, pero si están en el universo uno del otro, ¡sus momentos simultáneos pueden estar apagados por cientos de años!

La “constancia” de Light es un nombre inapropiado para nuestras ideas intuitivas. Recapitulemos.

Aunque el sonido siempre viajará a la misma velocidad en el aire uniforme u otros medios, no es “constante” de una manera que se parezca a la luz, según la relatividad.

Podemos pensar en la velocidad de las olas en la parte superior de su café en su automóvil y, aunque generalmente viajarán de un lado de la taza al otro al mismo ritmo, independientemente de la velocidad a la que vaya en su automóvil, una persona en el suelo medir la velocidad con la que una ola que se aproxima a él viaja hacia él agregará la velocidad del automóvil que viene hacia él y la ola para obtener la velocidad de la ola. Por lo tanto, ustedes dos estarán en desacuerdo sobre la velocidad de la ola. ¡Esto no es cierto para la luz! (y es lo que hace que la relatividad sea tan contraintuitiva)

Cuando mides la velocidad de una sola ola de luz que viaja a través del espacio de tu taza de café en tu nave espacial, obtendrás un cierto número y nuestra intuición sobre la realidad física sugiere que el tipo en el suelo que mide la misma ola, ( al igual que las olas de café) miden una velocidad que agrega la velocidad de la nave espacial a la ola. Sin embargo, eso no es correcto.

La velocidad de la ola que se mueve de un lado de la taza de café al otro según el tipo de la nave espacial ocurre a X metros por segundo. Esa misma ola que esperaríamos recorrer una distancia mucho mayor al mismo tiempo (como la ola del café) no lo hace de acuerdo con la relatividad. Esa ola no atraviesa por completo toda la taza de café durante ese mismo período de tiempo según el tipo en el suelo.

“Espere. ¿Qué? Eso no tiene sentido.

No, eso es relatividad y para que funcione matemáticamente, muchas otras cosas sobre la realidad tienen que ser diferentes de lo que esperas.

Para decirlo de otra manera. Cuando en un tren que viaja justo por debajo de la velocidad de una bala, uno pasa por una persona que dispara un arma en la misma dirección, verá que la bala fuera de la ventana apenas se arrastra por la ventana.

Cuando en un tren que viaja justo por debajo de la velocidad de la luz, uno pasa por una persona que dispara un láser en la misma dirección, uno no verá el frente de la primera ola pasar por la ventana. Se acercará por la ventana a la misma velocidad que el tipo en el suelo cree que se mueve.

Por lo tanto, la constancia de la luz puede verse como una “constante” universal desde una perspectiva solipsista, o cuando se tiene en cuenta cada perspectiva al mismo tiempo, es universalmente diferente. La luz es igual para todos, incluso cuando dos personas obviamente no deberían estar de acuerdo.

Hay un segundo malentendido sobre la simultaneidad relativa.

Como el tiempo es una dimensión en la relatividad, un lugar diferente también puede estar en un tiempo diferente. Cuando dos observadores están en movimiento uno con respecto al otro, los momentos simultáneos del universo son muy diferentes para ellos. Esto no es solo una ilusión de perspectiva, es una ubicación diferente dentro de la dimensión del tiempo.

Primero, la ilusión de perspectiva intuitiva.

Por ejemplo, si dos supernovas explotan al mismo tiempo en dos extremos de la galaxia, una tendría que estar en el centro exacto entre ellas para verlas ocurrir en lo que aparece al mismo tiempo. Hay un largo retraso en el tiempo de viaje para la luz, por lo que si uno está más cerca de un lado que del otro, la luz tarda más en llegar desde el evento que está más lejos. Los eventos aparecen no simultáneos.

Obviamente, lo mismo es cierto si uno se encuentra en el centro exacto en el momento “simultáneo”, ambos explotan pero usted está viajando hacia uno de ellos y lejos del otro. Para cuando la luz llegue a ti, los eventos no aparecerán simultáneamente porque estarás más alejado

Esto es solo una ilusión de perspectiva. Parece muy similar a la simultaneidad relativa y a menudo se confunde con ella.

La simultaneidad relativa es una ubicación diferente en la dimensión del tiempo.

Así como uno puede colocarse de manera diferente en la coordenada X, Y o Z en el espacio, uno puede estar en una coordenada T diferente. Un objeto se puede colocar literalmente de manera diferente en el tiempo.

… una regresión rápida para sentar las bases para explicar que

Al igual que dos hojas de papel cuadriculado transparentes pueden superponerse una sobre la otra torcidas, y por lo tanto medir el mismo espacio de manera diferente, el mismo tipo de “rotación” puede ocurrir en tres dimensiones y también puede ocurrir en cuatro.

Cuando uno viaja a lo largo del eje X en una hoja de papel cuadriculado transparente, uno atraviesa X e Y en la otra hoja.

Cuando dos objetos viajan uno con respecto al otro en relatividad, sus “hojas” se rotan unas con respecto a otras, por lo que no solo viajan a través del espacio de manera sesgada, sino que también viajan a través del tiempo. Su idea del futuro también es, por lo tanto, diferente.

Si tomo mis dos hojas de papel cuadriculado (2D) y corro una cierta distancia a lo largo de la coordenada X de cada una, los dos puntos finales estarán en lugares completamente diferentes entre sí, incluso si comencé en el mismo lugar. Si proyecto a lo largo de la dimensión T (tiempo) de la misma manera para dos “gráficos” 4D que están torcidos (rotados), entonces los puntos finales de cada uno estarán en lugares totalmente diferentes. (¡y también lo harán todas las proyecciones X, Y y Z!)

Cuando dos observadores están en movimiento relativista (yendo rápido uno con respecto al otro), sus sistemas de coordenadas y la forma en que experimentan la realidad giran como las dos hojas de papel cuadriculado.

Ahora debería sentirse más intuitivo que uno puede tomar atajos extraños a través del tiempo cuando uno se mueve de una manera determinada a través del espacio. En relatividad, el espacio y el tiempo son una cosa y puede hacer que su dirección a través del tiempo cambie con respecto a otra persona.

Todavía no he puesto un dedo directamente en la simultaneidad relativa, así que ahora lo haré.

¿Recuerdas las dos supernovas de arriba?

Consideremos dos observadores. Uno está parado exactamente en el medio entre las dos supernovas cuando explotan y el otro pasa por ese observador en ese momento. El observador estacionario central eventualmente recibirá ambas señales exactamente al mismo tiempo. Él sabe la velocidad del observador que lo pasó alejándose de uno hacia el otro y sabe que el observador recibirá las señales en diferentes momentos y creará una ilusión de perspectiva.

Aquí está el pateador.

Si usa su razonamiento intuitivo clásico para eliminar la ilusión, ese ajuste no será correcto para lo que experimenta el observador viajero. Para ese observador viajero, los eventos no son simultáneos en su versión del universo. Esto es cierto incluso teniendo en cuenta el retraso aparente de la señal de tiempo. Los eventos que son simultáneos para un observador, literalmente, no son simultáneos para otro y no es una ilusión causada por el retraso del tiempo de la señal.

Es una consecuencia de que el futuro y el pasado de cada observador sean diferentes y, geométricamente hablando, en ángulo entre sí.

A continuación hay un video que lo explica bien visualmente.

En el video, la dirección en la que uno viaja a través del tiempo es perpendicular a la “rebanada” simultánea que se corta a través del “pan”. (El lugar más rápido para comenzar es a las 19:30)

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