¿Cómo funciona exactamente la dilatación del tiempo?

Es contrario a la intuición, eso es seguro. También es cierto, como lo verifica cada experimento que lo ha probado, incluidos los efectos del tiempo en el transbordador espacial y los satélites GPS.

Los objetos en órbita se encuentran en un campo gravitacional más débil que los objetos en la superficie, lo que tiende a hacer que parezcan tener “relojes rápidos”. Pero se mueven rápidamente, lo que tiende a hacer que parezcan tener “relojes lentos”.

En la órbita terrestre baja, donde los transbordadores espaciales solían volar, y donde se encuentra la EEI, la gravedad sigue siendo casi el 90% de lo que es en la superficie, por lo que el efecto de la velocidad es mayor: la lentitud gana más rápido.

En la órbita terrestre media, donde se encuentran los satélites GPS, la gravedad es solo aproximadamente 1/16 de la de la superficie, por lo que el efecto de la gravedad más baja es mayor: el rápido gana sobre el lento.

Por lo tanto, debe haber una altitud a la que los relojes en órbita se ejecuten a la misma velocidad que los que están en el suelo. Esa respuesta se deja como un ejercicio para el lector. Sugerencia: la distancia desde la Tierra debe medirse desde el centro, no desde la superficie.

Comencemos con una cita de la literatura actual con respecto a los diferentes conceptos del tiempo según los físicos.

“La física es la única ciencia que estudia explícitamente el tiempo, pero incluso los físicos están de acuerdo en que el tiempo es una de las propiedades más difíciles de entender de nuestro universo.

En la ciencia en general, el tiempo generalmente se define por su medición: es simplemente lo que lee un reloj. La física en particular a menudo requiere niveles extremos de precisión en la medición del tiempo, lo que ha llevado a la exigencia de que el tiempo se considere como un continuo lineal casi infinitamente divisible.

Se han explorado varias concepciones y aplicaciones diferentes del tiempo a lo largo de los siglos en diferentes áreas de la física, y veremos algunas de ellas en esta sección.

En la física no relativista o clásica, el concepto de tiempo generalmente utilizado es el tiempo absoluto (también llamado tiempo newtoniano después de su defensor más famoso), tiempo que es independiente de cualquier perceptor, progresa a un ritmo constante para todos en todo el universo , y es esencialmente imperceptible y de naturaleza matemática. Esto concuerda con la experiencia cotidiana de la mayoría de las personas sobre cómo fluye el tiempo.

Sin embargo, desde el advenimiento de la relatividad a principios del siglo XX, el tiempo relativista se ha convertido en la norma dentro de la física. Esto toma en cuenta fenómenos como la dilatación del tiempo para objetos que se mueven rápidamente, la dilatación del tiempo gravitacional para objetos atrapados en campos gravitacionales extremos y la importante idea de que el tiempo es realmente solo un elemento del espacio-tiempo de cuatro dimensiones.

La mayoría de los físicos están de acuerdo en que el tiempo tuvo un comienzo y que se midió a partir de The Big Bang hace 13.800 millones de años. Si, cómo y cuándo el tiempo podría terminar en el futuro es una pregunta más abierta, dependiendo de las diferentes nociones del destino final del universo y otros conceptos alucinantes como el multiverso “.

Ahora pasemos a nuestros experimentos de pensamientos y especulemos sobre la naturaleza del tiempo. Hemos argumentado que todas las Partículas Subatómicas y Espaciales que forman materias y la estructura del espacio tienen núcleos hechos de Singularidades giratorias a la velocidad de la luz. Cada giro de las singularidades es equivalente a un tiempo de Planck y forma una unidad cósmica de tiempo de medición. Esto significa que el tiempo se cuantifica y se compone del flujo continuo de estos segundos cósmicos. Esta definición del tiempo es independiente de los observadores o de los objetos que se observan. No se dilata ni cambia ya que se basa en la velocidad constante de la luz y los radios fijos de longitud de Planck de las singularidades.

Usando esta definición del tiempo, sugerimos que la dimensión del tiempo es el flujo continuo de las instantáneas del “Ahora Tiempo” de las posiciones y actividades de las dos partículas de energía fundamental que forman el universo entero. Sus movimientos son independientes de los observadores.

Aceleración y dilatación del tiempo.

Sin embargo, el tiempo relativista propuesto por Einstein depende del número de instantáneas observadas de un evento dado. Por lo tanto, el tiempo no es independiente de las velocidades y movimientos entre el observador y los eventos observados. Desde el punto de vista de dos observadores diferentes, el tiempo depende del número de “instantáneas ahora + tiempo” recibidas por cada uno de ellos. Una persona que acelera a una velocidad muy alta lejos de la Tierra, mientras que la otra está trabajando en su laboratorio, recibiría un número diferente de las instantáneas cósmicas del tiempo actual, de ahí la diferencia en las mediciones de tiempo. Dado que la velocidad de los fotones que transportan las imágenes es igual a la velocidad constante de la luz, entonces debemos permitir la dilatación del tiempo para explicar esta diferencia. Usando esta terminología podemos decir que la dilatación del tiempo significa que se reciben menos instantáneas ahora.

Las instantáneas de secuencia del caballo son, en efecto, la dimensión de tiempo asociada con el espacio ocupado por el caballo.

De acuerdo con la exposición a continuación, desde el marco de referencia local del reloj azul, mientras el reloj rojo está en movimiento a alta velocidad, se percibe como un tictac más lento, es decir, el observador que se encuentra cerca del reloj azul recibe menos instantáneas del reloj rojo. reloj relativo al azul.

La gravedad también conduce a la dilatación del tiempo según la definición relativista del tiempo.

Como hemos visto, la gravedad es una compactación / distorsión en la geometría de la estructura del espacio. Por ejemplo, a nivel de un agujero negro, es decir, más allá del horizonte de eventos, la compactación en las partículas espaciales es tan grande que ningún fotón puede escapar de la gravedad y finalmente es absorbida por la masa del agujero negro. Por lo tanto, cuanto más compacta esté la estructura del espacio, mayor será la gravedad relativa y menor será la velocidad aparente del fotón. Dado que la velocidad real del fotón es la velocidad constante de la luz, esta lentitud se debe a la dilatación del tiempo. Esto debe significar que el observador está recibiendo menos o ninguna “instantánea del tiempo actual” de esa ubicación, dependiendo del nivel de gravedad. Como ninguna luz puede alcanzarnos desde cualquier área más allá del horizonte de eventos, los físicos dicen que “el tiempo se detiene en el nivel del agujero negro”. En realidad, los hiladores siguen girando a la velocidad de la luz dentro del agujero negro y el tiempo cósmico no se ha detenido. Lo que se detiene es nuestra capacidad de observarlo.

Si usted y su hermano gemelo se mueven a la misma velocidad, o cerca de la misma velocidad, la diferencia en el tiempo será nula / no se notará. Sin embargo, supongamos que su hermano gemelo se está moviendo mucho, mucho más rápido que usted (o viceversa). Aquí está la explicación de eso.

Esta pequeña fórmula se conoce como el factor Lorentz:

Y aquí está el gráfico acompañado con él:

Esta fórmula fue desarrollada por Hendrik Lorentz, un físico de Norweigan. Esta teoría se desarrolló 10 años antes de que Einstein presentara su teoría de la relatividad general, basada en este descubrimiento. Describe la relación de la velocidad de un objeto con lo que se llama el factor de Lorentz. Aquí hay una introducción básica a la relatividad general.

Una de las comprensiones básicas en física es que la velocidad de la luz es constante. En esta respuesta, me referiré a ella como la velocidad de una partícula sin masa, porque ese es el nombre más apropiado. Sucede que la luz es una partícula sin masa y que viaja a esta velocidad, por lo que se conoce más comúnmente como la velocidad de la luz. De todos modos, la velocidad de la luz en el vacío es constante, nunca más rápida o más lenta que 299, 792, 548 m / s. Aquí es donde surge el problema.

En este momento, estoy sentado en mi escritorio, que es estacionario en relación a mí. Nada a mi alrededor se mueve, aparte de mis dedos en el teclado. Pero espera, ¡la tierra está girando! Eso significa que me estoy moviendo a aproximadamente 700 mph en este momento en relación con el centro de la tierra. ¡Pero espera, esto se pone aún mejor! ¡La Tierra está orbitando el sol a 64, 000 mph en relación con el sol! ¡Espera, el sol se está moviendo a través de la galaxia de la Vía Láctea, y la galaxia se está moviendo! Finalmente, ¡todo el universo se está expandiendo a una velocidad tremenda!

Todos nos movemos tan rápido como la mierda cuando tomas en cuenta todo el movimiento.

¿Cuál es mi punto? El movimiento es relativo .

En esta imagen, la persona C está estacionaria (o en reposo ). La persona A se mueve a 4 m / s hacia la izquierda, y la persona B se mueve a 3 m / s hacia la derecha. Bueno, eso es relativo al observador, que en este caso es la persona C. La persona C está mirando lo que está sucediendo, y lo consideramos el observador, y por lo tanto todas las velocidades son relativas a él. Intentemos cambiar el observador a la persona B. ¡También podemos decir que la persona B está estacionaria, la persona B se mueve hacia la derecha a 3 m / s en la persona A se mueve hacia la derecha a 7 m / s! Mire, la velocidad es relativa a lo que llamamos el marco del observador.

Ahora, ¿recuerdas cómo dije que la velocidad de la luz es una constante para los observadores dentro y fuera de un marco de observación específico? Bueno, déjame analizar eso un poco.

Digamos que estoy en un marco de observación completamente estacionario, y un amigo mío (Usuario) se mueve a 1, 000, 000 m / s. Aquí es donde las cosas comienzan a complicarse. Dentro de mi marco de observador (digamos que mi marco es mi habitación estacionaria), la luz viaja a un valor específico, que llamaremos c . Para Aliza, en su propio marco de observación (digamos que esto está en su nave espacial mágica moviéndose a 1, 000, 000 m / s), la luz también se mueve a esta velocidad en relación con ella. Entonces, la luz en mi habitación se mueve en c , y la luz en la nave espacial de Aliza se mueve en c . ¿Qué sucede cuando miro desde el marco de mi observador al marco de Aliza (desde mi habitación estacionaria hasta su cohete)? Aquí es donde las cosas raras comienzan a suceder.

Cuando miro una pared, un fotón (partícula de luz) se mueve desde la fuente de luz, golpea un objeto y entra en mis ojos, todo a la velocidad c . En el caso de Aliza, cuando sigo el movimiento de un fotón desde fuera de su marco de observación, el fotón se mueve a una velocidad c ¡ ADEMÁS de los 1, 000, 000 m / s a ​​los que se mueve su cohete! Es como tirar una pelota de tenis en un autobús, que se mueve a 10 m / s. Percibo que la pelota se mueve a una velocidad constante, digamos 1 m / s porque no puedo tirar a la mierda. Sin embargo, alguien fuera del autobús ve que la pelota se mueve a su propia velocidad más la velocidad del autobús en el que se encuentra (la velocidad relativa total de la pelota en ese marco de observador de personas sería de 11 m / s, la velocidad de la pelota de 1 m / s más la velocidad del bus de 10 m / s). Como me estoy moviendo con el autobús, no percibo ese movimiento. Como Aliza se está moviendo con su nave espacial, no ve ese movimiento, pero yo sí.

Ahora, la velocidad de la luz es una constante para todos, lo cual es el problema, porque ahora percibo que la velocidad de la luz es más rápida que c, lo cual es imposible. Bueno, podemos cambiar eso. Como [math] s = d / t [/ math], (velocidad = distancia dividida por el tiempo), simplemente puedo ralentizar el tiempo para Aliza para que todo coincida.

Entonces, dado que el fotón está viajando una mayor distancia dentro de la nave de Aliza, debemos hacer que el tiempo sea más lento (y, por lo tanto, durar más) dentro de su marco de observación. Para hacer esto, usamos el factor de Lorentz para calcular lo que llamamos el factor de dilatación del tiempo, luego dividimos su velocidad (como la percibí yo) por el resultado que obtuvimos. ¡Ese factor de dilatación del tiempo también sirve como una relación entre mi tiempo y el tiempo de Aliza! Entonces, déjame hacer un cálculo rápido aquí.

* abre la calculadora de dilatación de tiempo en una nueva pestaña *

Bien, entonces obtuve 1.0000055632967 como respuesta. Eso no es mucho, pero es una diferencia. Eso significa que desde mi marco de observador (estacionario), tomará 1.0000055632967 de mis segundos durante 1 segundo para pasar a bordo de la nave de Aliza.

Esto es simplemente dilatación del tiempo debido al movimiento relativo, hay otro concepto conocido como dilatación del tiempo debido a la masa. No voy a entrar en eso porque no lo entiendo completamente a mí mismo.

El tiempo se puede marcar si un objeto cambia su movimiento y la gravedad circundante en la que se encuentra. Nuestro cosmos está compuesto por un espectro de tela espacio-temporal que puede ser aplastado, alargado y doblado. Cuando estamos en movimiento, alargamos el continuo del espacio-tiempo y el tiempo pasa lentamente. Es como alargar una cuerda. Esto hace que el tiempo relativo disminuya y, por lo tanto, para el observador en movimiento, el tiempo pasa lentamente que el observador en reposo.

Y de nuevo, la gravedad también hace que el espacio-tiempo se alargue. Esto se debe a que la gravedad no es más que un resultado del espacio-tiempo solamente. Ver la fig.

La estructura tipo red es el continuo espacio-tiempo que se dobla cuando algo parece existir en el cosmos. Aquí el sol tiene una mayor masa que hace que la tela del espacio-tiempo se doble y cause un gran impacto en su entorno. Y cuando un objeto de masa dobla la tela del espacio-tiempo, se alarga y el tiempo relativo pasa lentamente para el objeto cerca de la fuerza de la gravedad. Entonces podemos simplemente concluir que la estructura del espacio-tiempo puede cambiar la dimensión del tiempo.

Es posible porque la velocidad de la luz es constante y es la velocidad máxima posible de cualquier objeto.

Piense en un escenario en el que está sentado en un avión que se mueve a una velocidad del 95% de la luz, ahora si comienza a moverse a la velocidad del 6% de la luz

entonces su velocidad neta será mayor (1% más) que la luz, pero no debería suceder, ¿cómo puede alguien moverse más rápido que la luz? Eso es una violación de los principios básicos de la naturaleza. Aquí viene la naturaleza para detenerte. el tiempo en el interior será lo suficientemente lento como para que no pueda exceder el 5% de la velocidad de la luz. La tasa de cambio de tiempo depende de la velocidad a la que se mueve el objeto.

[matemáticas] \ frac {\ Delta t ‘} {\ Delta t} = \ frac {1} {\ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} [/ matemáticas]

No solo reduce la velocidad de movimiento, sino también el tiempo. Todo se vuelve lento, cada átomo que nuestro cuerpo se ve afectado. No solo sucede a gran velocidad, sino que todo lo que se mueve a cualquier velocidad experimenta un tiempo lento. La tasa de cambio de tiempo varía con la fórmula mencionada anteriormente, incluso si se mueve a 100 km / h, la tasa de cambio de tiempo es lenta.

“He copiado una parte de mi respuesta anterior (la respuesta de Prem Kumar a ¿Cómo la velocidad causa dilatación del tiempo?) Arriba”.

La concepción clásica de la dilatación del tiempo conduce a la conceptualización más intuitiva.

Si bien soy neoclásico y apoyo la mecánica de cuadros preferida de Lorentz, también conocida como “éter”, simplemente puede eliminar el éter y la explicación es básicamente la misma para la relatividad, simplemente carece de mecanismo. (la razón por la que desapruebo la relatividad)

1. En el modelo clásico, todas las ondas deben tener un medio porque una onda es una acción que ocurre a algo y no puede estar sola. Una ola oceánica no existe sin el agua.
2. Todos los fenómenos físicos ocurren debido a y están mediados por la interacción electromagnética elástica. No existe una varilla perfectamente rígida. Empuje en un extremo y ese empuje debe propagarse partícula por partícula en una onda al otro extremo.
3. El electromagnetismo es luz en todas sus diversas frecuencias, por lo tanto, todos los procesos se rigen por la velocidad de la luz.

Cuando un átomo empuja a otro, en realidad nunca se toca, pero las fuerzas se propagan entre sí como ondas electromagnéticas. Esto sucede a la velocidad de la luz.

¿Qué sucedería si dos átomos intentaran interactuar pero estuvieran en movimiento en una línea tal que cuando el átomo trasero intentara empujar el átomo directo, enviara su señal hacia ese átomo directo aguas arriba? Como ese átomo directo se está alejando de la señal, la señal tardaría más en llegar. Dado que la interacción es una calle de doble sentido, la señal enviada de regreso llega más rápido de lo normal porque el átomo trasero se topa.

Por lo tanto, yendo hacia arriba, la señal viaja más allá y hacia abajo recorre una distancia más corta, pero esto no es una cancelación y el viaje de ida y vuelta en general termina siendo más largo.

Si la interacción electromagnética media toda la interacción desde la transferencia de torque en los engranajes de un reloj hasta el sistema de mensajería química en su cerebro … y todas esas interacciones toman un poco más de tiempo cuando está en movimiento …

Luego, cuando estás en movimiento, tu tiempo se dilata.

Tienes razón, definitivamente es contra-intuitivo. Incluso desafía la razón, pero solo porque ha desarrollado su razonamiento de “sentido común” basado en un rango increíblemente estrecho de experiencias. Si sus experiencias cotidianas involucraran cosas que se mueven a fracciones significativas de la velocidad de la luz, la relatividad sería intuitivamente obvia.

Por desgracia, ese no es el caso: a nuestras velocidades diarias, los efectos son bastante pequeños, por lo que pasamos mucho tiempo sin darnos cuenta. Los efectos son difíciles de detectar incluso cuando sabes lo que estás buscando, y casi imposibles de notar a menos que los estés buscando específicamente. Quizás sea digno de mención que Einstein no descubrió los efectos físicamente; los dedujo por puro pensamiento, como la única forma de reconciliar las cosas. Y una vez que esté dispuesto a dejar a un lado la idea del tiempo absoluto (y algunas otras cosas), de repente todo vuelve a tener sentido.

Lo que me lleva al quid de la cuestión: la relatividad no es difícil de aprender; Lo difícil es no aprender nuestras nociones incorrectas de “sentido común”. Si intenta captar la relatividad pieza por pieza, parecerá imposible, y de hecho sería imposible, si cada pieza fuera cierta de forma aislada. Pero si está dispuesto a dejar a un lado varias de sus nociones de “sentido común” a la vez, encontrará que la relatividad es bastante elegante, completamente coherente y fuertemente respaldada por una gran cantidad de evidencia.

Tan extraño como suena la relatividad al principio, es realmente y realmente cómo funciona el universo.

Como otros han señalado, porque la luz tiene una propiedad muy especial: que su velocidad es invariable para todos los marcos de referencia (para todos los observadores), a diferencia de todo lo demás, cuya velocidad es relativa.

Por ejemplo, si te tiro una pelota y al mismo tiempo te mueves hacia la pelota, la pelota se moverá más rápido hacia ti de lo que lo hubiera hecho si no te hubieras movido. Pero si te arrojo un rayo de luz, se mueve a c (la velocidad de la luz) hacia ti independientemente de si te mueves hacia él. ¿Cómo se relaciona esto con la dilatación del tiempo? Podemos referirnos al experimento del “reloj de luz” de Einstein.

En el video se muestran dos espejos paralelos, uno a la izquierda y otro a la derecha. Este reloj de luz está diseñado para que una partícula de luz (un fotón, que se mueve en c ) rebote entre ellos indefinidamente. Debido a que los espejos son paralelos entre sí, solo hay una línea recta en la que se movería el fotón. Entonces puede imaginar que el fotón viaja de izquierda a derecha y de regreso a izquierda nuevamente, y el ciclo se repite, como se muestra al comienzo del video.

Ahora los dos espejos, todavía paralelos entre sí, se mueven juntos a una velocidad constante. ¿Qué vas a ver? Como un observador todavía estacionario, verá que cuando el fotón golpea un espejo, se moverá diagonalmente de regreso al otro espejo. ¿Por qué? Porque tiene que moverse de esa manera para poder viajar de regreso al otro espejo. (Si, para usted, el fotón todavía viaja en la misma línea recta, se perdería el otro espejo, lo que sería problemático, porque se suponía que rebotaría hacia el otro espejo). Por supuesto, si hay alguien viajando del lado lado a lado a la misma velocidad que el reloj de luz, verá que el fotón todavía se mueve de la misma manera que usted, en la misma línea recta. Porque tiene que hacerlo.

Entonces, para usted , el fotón está viajando en diagonal. ¿Qué significa esto? Significa que ahora está viajando una distancia más larga que la línea recta. Pero recuerde que la luz viaja en c en todos los marcos de referencia. Entonces, para usted y para el observador que viaja con el reloj de luz, el fotón viaja en c . Ahora recuerde la fórmula para calcular la velocidad: S = D / T. Las matemáticas nos dicen que, si S permanece igual cuando D ha aumentado, significa que T ha aumentado . En otras palabras, para usted , el tiempo se ha ralentizado para el reloj de luz. Esto es lo que otros quieren decir con “el tiempo tiene que ser relativo para compensar la velocidad invariante de la luz”. Debido a esta propiedad singular de la luz, el tiempo debe ser relativo . Suena gracioso, pero así es como es.

Nos han enseñado, en sentido común, que el tiempo y el espacio son absolutos. Pero no lo son. Cuando alguien viaja a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en relación con usted, su reloj todavía funciona a la misma velocidad que él, pero para usted, su reloj funciona notablemente más lento que el suyo. ¿Y adivina qué? Como él se está moviendo en relación con usted, usted también viajará a esas mismas velocidades en relación con él. Entonces, de la misma manera, para usted, su reloj corre normalmente, y para él, su reloj corre notablemente más lento que el suyo. Este efecto también está presente, aunque generalmente insignificante, a velocidades diarias, pero se vuelve tan obvio a velocidades relativistas.

Debido a que el tiempo es relativo, los relojes que requieren alta precisión y exactitud deben ajustarse para que coincidan con los relojes de la Tierra .

Según la teoría de la relatividad.

En la teoría de la relatividad, la dilatación del tiempo es una diferencia de tiempo transcurrido entre dos eventos, medido por observación, ya sea en movimiento relativo entre sí o situado de manera diferente de una masa o masas gravitacionales.

Se puede medir un reloj en reposo con respecto a un observador para marcar a una velocidad diferente en comparación con el reloj de un segundo observador. Este efecto no surge ni de los aspectos técnicos de los relojes ni del tiempo de propagación de las señales, sino de la naturaleza del espacio-tiempo.

EJEMPLO
Los relojes en el transbordador espacial funcionan un poco más lento que los relojes de referencia en la Tierra, mientras que los relojes en GPS y los satélites Galileosa funcionan un poco más rápido.

Responde a tu pregunta

Ambos experimentarán la misma dilatación de tiempo, pero la dilatación de tiempo real difiere

Esta no es una teoría, está probada, experimentada con la ayuda de relojes atómicos.

La dilatación del tiempo es simplemente una característica del universo. Es una consecuencia de la teoría de la relatividad de Einstein.

El tiempo se mueve normalmente en cada punto local. Pero el tiempo se mueve de manera relativamente diferente.

Aquí hay un ejemplo:

“En teoría, y para dar un ejemplo más claro, la dilatación del tiempo podría afectar las reuniones planificadas para astronautas con tecnologías avanzadas y mayores velocidades de viaje. Los astronautas tendrían que configurar sus relojes para contar exactamente 80 años, mientras que el control de la misión, de vuelta en la Tierra, podría necesitar contar 81 años. Los astronautas regresarían a la Tierra, después de su misión, habiendo envejecido un año menos que las personas que se quedan en la Tierra. Además, la experiencia local del paso del tiempo nunca cambia para nadie. En otras palabras, los astronautas en la nave, así como la tripulación de control de la misión en la Tierra, se sienten normales, a pesar de los efectos de la dilatación del tiempo (es decir, para la parte viajera, los estacionarios viven “más rápido”; mientras que para los que se quedaron quietos, sus contrapartes en movimiento viven “más lento” en cualquier momento) “.

Uno no puede experimentar directamente la dilatación del tiempo y es por eso que no le parece posible.

La dilatación del tiempo ocurre porque la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores en los mismos medios. Entonces, la tasa de tiempo que experimenta el observador cambia con respecto al objeto que se mueve cerca de la velocidad de la luz.

La dilatación del tiempo se ha verificado experimentalmente mediante mediciones precisas de relojes atómicos volados en aviones y satélites.

En 1905, Albert Einstein dedujo que cuando se juntaron y sincronizaron dos relojes y luego uno se alejó y se trajo de vuelta, se descubrió que el reloj que había sufrido el viaje estaba retrasado.

En mi libro doy una explicación intuitiva, basada en la forma en que se comportan los campos. Yo llamo a este enfoque de la relatividad el enfoque “de abajo hacia arriba”, en comparación con el enfoque “de arriba hacia abajo” de Einstein. Lo llamo de abajo hacia arriba porque explica por qué suceden estas cosas extrañas. Para citar de mi libro:

Considere dos átomos en un cohete. Suponga que el átomo hacia atrás crea una perturbación de campo y cuando esa perturbación alcanza un átomo más hacia adelante, sucede algo. (Es la interacción entre los átomos, después de todo, lo que hace que las cosas sucedan). Cuando la perturbación alcance el segundo átomo, habrá avanzado más, por lo que la perturbación debe recorrer una distancia mayor que si el cohete estuviera estacionario (incluso después de tener en cuenta la contracción de Lorentz). Como los campos se propagan a una velocidad fija, la perturbación tardará más tiempo (como se observa desde la Tierra) en alcanzar el segundo átomo. [1] En resumen, las cosas suceden más lentamente cuando te mueves porque los campos tienen que recorrer una distancia mayor.

Una analogía Considere a dos hombres en una balsa llamándose uno al otro (Fig. 7-4). Suponga que cuando cada hombre recibe la información, provoca que sucedan ciertas cosas. El problema es que las ondas sonoras tardan en viajar, por lo que para cuando el sonido de A llegue a B, B se habrá movido a la posición B ‘y el tiempo de comunicación será más largo. Lo contrario es cierto cuando B vuelve a llamar a A, pero esta disminución en el tiempo de viaje no es tan grande. Otra complicación es que el espacio entre los dos hombres se contrae, lo que dificulta el cálculo. Sin embargo, si los hombres están alineados perpendicularmente al movimiento, como en la imagen superior, el cálculo es más fácil y puede hacerse usando álgebra de la escuela secundaria. No es difícil demostrar que el resultado es el mismo que el resultado de Lorentz. [2]

Figura 7-4. Dos hombres parados en balsas que se mueven hacia la derecha. En la imagen superior están alineados perpendicularmente al movimiento, y en la imagen inferior están alineados paralelos al movimiento.

---

[1] Por supuesto, las perturbaciones que se propagan en la dirección hacia atrás tienen una distancia más corta que recorrer, pero si trabajas en matemáticas, este efecto no será tan grande.

[2] Aquí está el cálculo, metido con seguridad en una nota al pie. [ Ves, no hay matemáticas en mi libro, pero sí puse algunas ecuaciones simples en las notas de pie de página. ] Sea d la distancia entre los dos hombres (teniendo en cuenta la contracción de Lorentz), v la velocidad de la balsa yt el tiempo para que la voz viaje de A a B. La distancia recorrida por B durante este tiempo es vt y la distancia total que debe recorrer el sonido es la hipotenusa del triángulo: √ ( d 2 + v 2 t 2). Ahora, si la velocidad del sonido es c , esa distancia también debe ser igual a ct . Al comparar las dos expresiones encontramos que t = √ ( d 2 / (c2 – v 2). Al comparar esto con el tiempo requerido si la plataforma fuera estacionaria, que es simplemente d / c , encontramos que el tiempo cuando se mueve es más largo por un factor 1 / √ (1 – v 2 / c 2) ¡Eureka! Acabamos de derivar un resultado básico de la teoría de la relatividad utilizando el enfoque de abajo hacia arriba.

La dilatación del tiempo es posible al igual que cualquier otro fenómeno físico. En realidad, hay dos tipos de dilatación del tiempo, uno relacionado con la velocidad como mencionó y la dilatación del tiempo gravitacional.

Según la teoría de la relatividad especial de Einstein, las leyes de la física se aplican de la misma manera en todos los marcos de referencia inerciales. Esto significa que no importa qué tan rápido vaya, siempre medirá la velocidad de la luz de la misma manera. Esto plantea un problema, si alguien estacionario mide un rayo de luz que se aleja de él para viajar a 299,792,458 m / s, por lo que alguien que se mueva a la mitad de la velocidad de la luz también medirá la luz para alejarse de él a 299,792,458 Sra. Esto no cuadra, sugeriría que la luz que midió viaja a 1.5 la velocidad de la luz, lo cual es imposible.

Para compensar este problema, el tiempo se ralentiza para el observador que se mueve más rápido. De esta forma, ambos miden la luz para moverse a la misma velocidad sin importar su marco de referencia. Esto se ha demostrado muchas veces, por ejemplo, los físicos obtuvieron dos relojes atómicos sincronizados, pusieron uno en un avión mientras vuela y dejaron uno en el suelo. Cuando revisaron los relojes después, el reloj que se movía más rápido se encontraba ligeramente detrás del reloj estacionario.

No hay una sola razón. Los diferentes relojes que funcionan con diferentes principios funcionan lentamente por diferentes razones. El principio de relatividad simplemente dice que al final tienen que correr despacio por la misma cantidad.

En derivaciones estándar de SR, el reloj prototípico para calcular cuánto tiempo tiene que dilatarse es un reloj ligero y, más específicamente, un reloj ligero que se mueve transversalmente al eje de la cavidad. Allí, la luz pierde el tiempo persiguiendo los espejos, y por un cálculo muy simple, resulta que el reloj corre lento por un factor de (uno sobre) el factor de Lorentz. Einstein eligió esto como prototipo porque es particularmente simple, no implica ningún efecto relativista nuevo y puede resolverse con un cálculo puramente clásico.

Pero se vuelve más complicado rápidamente. Clásicamente, se esperaría que un reloj de luz que se mueve paralelo al eje de la cavidad se desacelere por un factor de LF al cuadrado . (Esta fue la idea del famoso experimento de Michelson-Morley, que es básicamente una comparación de relojes ligeros en ángulo recto). Para rescatar el RP, debe proponer una contracción de longitud, que elimina uno de los LF. El sorprendente resultado nulo del experimento de Michelson-Morley es una demostración retrospectiva de la contracción de la longitud.

Del mismo modo, otros tipos de relojes funcionan con lentitud por diferentes razones, pero siempre ocurre que alguna combinación de nuevos efectos relativistas conspira para hacer que la desaceleración neta sea siempre una LF. Para relojes mecánicos, esto incluye aumento de masa relativista.

Ese es el clásico problema del núcleo de la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein. Los relojes funcionan rápido o lento a medida que se mueve todo su sistema de masa, tiempo y espacio.
En los sistemas que se mueven uno con respecto al otro tienen (en relación con el otro) diferentes valores de velocidad, tiempo, masa y longitud. En su caso, tales sistemas son Space Shuttle, GPS o Galileo. En cada uno de estos sistemas, estos valores se miden por separado.
Finalmente, estos valores pueden transformarse entre sí mediante la clásica fórmula de transformación de Lorentz (consulte Wikipedia).

La dilatación del tiempo es una consecuencia de la afirmación de que la velocidad de la luz ( c = 300,000,000 metros por segundo ) es constante. Fue probado por el experimento de Michelson-Morley en 1887 y Einstein basó su teoría de la relatividad especial en él.

Al ser c invariable independientemente del estado de movimiento del cuerpo emisor, si una persona viaja cerca de la velocidad de la luz, la luz continuará viajando 300,000 km / seg. Entonces, para compensar esta falta de aumento de la velocidad, inevitablemente el tiempo tiene que disminuir (o dilatarse).

El término “dilatación del tiempo” es un nombre inapropiado porque el tiempo en sí mismo no se “dilata”. Sostengo que el tiempo es una propiedad solo de la materia, y pasa por materia discreta a tasas de tiempo inversamente proporcionales a su velocidad en relación con las velocidades de otra materia discreta dentro el universo. Por lo tanto, las tasas de tiempo para el paso del tiempo corresponden solo a las velocidades de la materia discreta, independientemente de su dirección, posición y tamaño.

Por ejemplo, dos objetos de materia A y B están a grandes distancias entre sí y se mueven a dos velocidades diferentes entre sí, y un tercer objeto C tiene la misma velocidad que B. A se mueve más rápido en el espacio que B, por lo tanto, A la tasa de tiempo es más lenta que B, lo que significa que B está envejeciendo más rápido que A, y también C.

El tiempo no se ha “dilatado”; simplemente sigue la ley natural como lo propongo anteriormente. Sin embargo, llámalo como queramos, es realmente contraintuitivo como todos decimos.

Ahora, el tiempo es una propiedad de la materia, pero también lo es la fuerza gravitacional. Propongo que el tiempo es una fuerza fundamental, aunque se cree que no es más que una dimensión en el espacio-tiempo, que no es una realidad física, sino simplemente otra de nuestras grandes herramientas de investigación que existen solo en nuestras mentes. Una teoría debe tener sentido para pasar una prueba de revisión lógica simple antes de que podamos considerar que vale la pena investigarla.

En el ejemplo de dilatación del tiempo de Einstein, dos observadores observan cómo un fotón cae del techo del tren a su piso. Un observador es un pasajero y el otro está parado en la plataforma de la estación de tren cuando pasa el tren. Para el pasajero, el fotón cae al suelo sin desviaciones en el camino que toma. Para el observador parado en la estación, se dice que el fotón tardó una cierta cantidad de tiempo en llegar al piso y durante ese tiempo, el camino del fotón se desvió diagonalmente en la dirección del movimiento del tren.

Me llevó mucho tiempo comprender la situación propuesta, pero no pude descartarla porque parecía ser una conclusión bastante lógica. Einstein dijo que el paso del tiempo depende de los observadores, pero eso no parecía cierto, así que volví obstinadamente para volver a probar más de una vez.

Primero, descarté el uso de un fotón porque si los fotones no tuvieran masa, el tiempo no se acumularía ya que el tiempo es una propiedad solo de materia discreta. Cualquier asunto discreto servirá: una pelota de béisbol, por ejemplo

Insto a los lectores a revisar todo lo anterior por errores o inconsistencias para avanzar en nuestra educación sobre el tiempo.

Intenté explicar la dilatación del tiempo de la manera más simple posible sin muchos detalles matemáticos complejos e intrincados:

La respuesta de Ranveer a ¿Cuál es el significado de “el tiempo se ralentizará cuando viaje a la velocidad de la luz” en lenguaje sencillo?

Espero eso ayude.

La dilatación del tiempo puede ocurrir porque la duración y la distancia son propiedades del espacio-tiempo; y el espacio-tiempo puede ser doblado por la energía, como la energía cinética o la energía gravitacional.