Si una nave espacial viaja a la velocidad de la luz, ¿es posible que el tiempo se detenga para los miembros de la tripulación?

Bueno … una vez más antes de comenzar la respuesta, me gustaría sugerir el libro clásico sobre RelatividadIntroducción a la Relatividad por R. Resnick , típicamente referido por estudiantes de Física de TYBSc. Buen lenguaje, lúcido, numérico fácil y, sobre todo, explotar en el punto a destacar, especialmente con los interludios de la historia. ¡Así que por favor léelo!

Ahora hagamos que comprenda la relatividad en breve, sin matemáticas ni teoría de fondo o la necesidad de ello (¡para todo esto, consulte el libro!)

Considere que hay dos cuadros: S & S ‘y deje que S’ se mueva con respecto a S con un eje x largo de velocidad va. Ahora las transformaciones de desplazamiento, velocidad y momento se rigen básicamente por la transformación de Lorentz. Eso sí, los efectos de la relatividad se notan solo a lo largo del eje x o, en otras palabras, solo a lo largo del eje paralelo al eje estacionario. Los ejes perpendiculares no tienen efecto relativo. ¿Por qué? ¡Leer el libro!

Ahora, cuando S ‘se mueve con la velocidad v, y si lleva un reloj, entonces el tiempo del reloj en movimiento leído por los observadores desde el marco estacionario S se alargará o dilatará o aumentará, lo que obviamente significa que las personas en el marco de S’ verán El reloj como siempre. ¿Por qué? Bueno, las personas están en el marco S ‘y con respecto a las personas, el marco es inercial. Los cuadros inerciales son los que tienen la misma velocidad (y, por lo tanto, la ley de Newton es válida) o aquellos en los que un cuadro se mueve con respecto a otro cuadro con velocidad constante o los que no están acelerando.

Ahora el marco se mueve con velocidad v y le gustaría que se mueva con v = c, es decir, a la velocidad de la luz. Bueno, incluso en este caso para las personas en el marco, el reloj será como de costumbre. Pero para las personas en el marco sin movimiento, es decir, S, el reloj mostrará algún resultado basado en la siguiente transformación de Lorentz

Las coordenadas con ‘como super-scripts son aquellas en las que se verá el marco S desde S’ y el RHS es viceversa.

Entonces, si sustituye v = c, en la expresión t en el RHS, obtendrá un tiempo infinito. Lo que significa que el reloj dentro del marco en movimiento parecerá estar detenido para las personas que no se mueven .

Entonces, para las personas en la hipotética nave espacial que viajan con la velocidad ‘c’, el reloj será como de costumbre, pero para las personas de la Tierra, el reloj parecerá estar parado . Pero, de nuevo, todo esto es un mundo hipotético porque, excepto las partículas subatómicas y eso, cerca de la velocidad de la luz, nada más puede alcanzar la velocidad de la luz . Así que disfruta de la física sin preocuparte por estas cosas.

Sí: también es posible que los miembros de la tripulación se conviertan en pingüinos con halos en ambos extremos.

Ambas declaraciones son ciertas, porque ninguna de las dos tendrá un contraejemplo, porque “una nave espacial viaja en c ” nunca tendrá un ejemplo, porque los miembros de la tripulación tienen masa en reposo.

La nave espacial no puede viajar a la velocidad de la luz. Según la relatividad, un objeto con masa (en reposo) nunca puede alcanzar la velocidad de la luz, ya que requiere una cantidad infinita de energía que no está disponible. Pero puede moverse con velocidad ultra alta, es decir, comparable a la velocidad de la luz.

Pero los miembros de la tripulación nunca verán ningún efecto relativista en su propio marco, es decir, la nave. Somos nosotros los que estamos en la Tierra (en relación con nosotros, están en movimiento) veremos que su tiempo se ralentiza. La tripulación verá que su propio tiempo fluye normalmente, pero verán que el tiempo de la Tierra se ralentiza a medida que la Tierra está en movimiento en relación con ellos.

El efecto relativista solo es visto relativamente, es decir, por un observador en un marco en movimiento relativo, pero no por sí mismo .

Sip

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