¿Cómo sabemos que no estamos corriendo por el espacio a una velocidad cercana a la de la luz?

OK, esto va a sonar extraño, pero estamos viajando exactamente a la velocidad de la luz. (si piensa en términos de espacio-tiempo de 4 dimensiones , en lugar de solo espacio de 3 dimensiones).

Nada con masa en reposo puede moverse a la velocidad de la luz a través del espacio, pero en el espacio-tiempo de 4 dimensiones siempre se está moviendo porque el tiempo no se detiene para nadie.

¡Incluso si estás parado, te estás moviendo a la velocidad de la luz en un espacio de tiempo de 4 dimensiones!

El mejor libro que puedo recomendar para ayudar a explicar esto en el nivel más simple es un libro de física de nivel universitario llamado “Spacetime Physics” de Taylor and Wheeler.

Física del espacio-tiempo: Edwin F. Taylor, John Archibald Wheeler: 9780716723271: Amazon.com: Libros

En física del espacio-tiempo, aprenderá a trazar las 4 dimensiones del espacio y el tiempo en una trama bidimensional. Primero colapsa las coordenadas espaciales x, y y z en una coordenada espacial r usando la relación:

[matemáticas] r ^ 2 = x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 [/ matemáticas]

Esto es igual que el teorema de Pitágoras, pero para 3 dimensiones en lugar de 2.

Entonces, en lugar de tratar de dibujar un eje x, un eje y, un eje z y un eje t (por tiempo), combina x, y y z en uno y grafica eso contra t.

Aquí hay una foto:

Por lo general, no etiquetan el eje espacial como ‘r’, pero usan ‘x’ a pesar de que son x, y y z combinados. Además, para obtener todo en las mismas unidades, el eje de tiempo no es solo el tiempo ‘t’. El eje de tiempo es t veces la velocidad de la luz.

[matemáticas] c * t [/ matemáticas]

Si c tiene las unidades metros / segundo yt está en segundos, t veces c está en metros, una longitud. En los diagramas de espacio-tiempo, es longitud en ambos ejes, y generalmente se etiqueta como ‘t’ y ‘x’, o ‘ct’ y ‘x’:

En el diagrama anterior puede ver el clásico experimento de pensamiento ‘paradoja gemela’. Un gemelo se queda en casa en la Tierra, por lo que nunca se mueven en la dimensión espacial ‘x’. Su camino solo cambia en el tiempo. Este es el camino verde que corre a lo largo del eje ‘ct’.

El gemelo que va al espacio se aleja de la Tierra a una velocidad muy rápida, luego se da vuelta y regresa a la Tierra a la misma velocidad, pero en la dirección opuesta. Esta es la línea azul. Obtienen una distancia total de Δx lejos de la Tierra en el tiempo igual a Δt, luego se dan la vuelta y regresan a casa.

Observe que hay un área gris que forma un triángulo invertido sobre el eje x. Esto se llama el “cono de luz”. Las dos líneas rojas que unen este triángulo representan algo que viaja a la velocidad de la luz. Si alguien disparó una bombilla súper brillante cuando el gemelo astronauta despegó de la Tierra, los fotones de esa bombilla viajarían desde la Tierra a la velocidad de la luz a lo largo de estas líneas. Todo lo demás (cosas que tienen masa) viajará más lento que la luz en algún lugar de la zona gris, como el camino azul del gemelo espacial de arriba.

Sin embargo, la consecuencia de elegir ‘c’ como factor de conversión al trazar el espacio-tiempo en 4 dimensiones es que estamos tomando ‘t’ (tiempo) para viajar hacia el futuro a una ‘velocidad’ de ‘c’, la velocidad de la luz !

Entonces, ¿qué significa todo esto y por qué significa que viaja a la velocidad de la luz incluso cuando no se está moviendo?

Hemos trazado tanto el espacio como el tiempo en una sola trama. Podemos usar Pitágoras para calcular un tipo de “distancia” entre dos puntos en el espacio-tiempo. Los físicos llaman a esto “el intervalo espacio-tiempo”, o simplemente “el intervalo”:

El intervalo es muy especial, porque el intervalo entre dos eventos en el espacio-tiempo es siempre el mismo, independientemente de su marco de referencia. obtienes el intervalo usando Pitágoras:

[matemáticas] d ^ 2 = x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 – (ct) ^ 2 [/ matemáticas]

Esto será lo mismo, incluso para los observadores que se mueven a una velocidad diferente.

Si el gemelo de la Tierra y el gemelo del Espacio estaban viendo un torneo de ping-pong en la luna de Saturno, Titán, a través de sus telescopios y vieron al jugador 1 golpear una pelota (evento 1) y al jugador 2 devolver la pelota (evento 2). Debido a que nuestros dos gemelos viajan a diferentes velocidades, verían la hora del evento 1 y el evento 2 en diferentes momentos y lugares. el gemelo espacial vería el tiempo más largo y el espacio entre los jugadores más corto.

Pero cuando los dos gemelos calculan el intervalo, ¡el intervalo sería el mismo!

Es como si ‘intercambiaras’ algo de longitud durante un tiempo cuando viajas a velocidad relativista.

mira de nuevo los caminos de nuestros gemelos:

El gemelo espacial viaja muy rápido, por lo que no ganan tanto a lo largo del eje de tiempo para cada unidad que viajan a lo largo de su camino.

El gemelo de la Tierra está sentado quieto (en su marco), por lo que solo ganan a lo largo del eje del tiempo, y nunca ganan a lo largo del eje espacial.

Un fotón de una bombilla se disparó cuando se lanzó el cohete del gemelo espacial, viaja a lo largo de la línea del cono de luz roja a la velocidad de la luz y llega aún más lejos en el espacio para cada unidad a lo largo de su trayectoria.

Una forma de pensar sobre esto es que todos nos estamos moviendo a la velocidad de la luz:

1. Si nos quedamos quietos, avanzamos en el tiempo a toda velocidad y no nos movemos a ninguna parte del espacio (en nuestro marco). Toda nuestra ‘velocidad’ se dirige hacia el eje de tiempo ‘ct’ del espacio-tiempo. Nos estamos moviendo a lo largo del eje del tiempo a la velocidad de la luz.
2. Si nos movemos en un cohete rápido como el gemelo espacial, tenemos más velocidad espacial, por lo que nos movemos más despacio a lo largo del eje del tiempo. Parte de nuestra ‘velocidad’ está en el espacio, pero la mayor parte sigue viajando en el tiempo. En general, todavía nos movemos a la velocidad de la luz, pero dado que nos movemos a una velocidad rápida en el espacio, tuvimos que ceder parte de nuestra velocidad a lo largo del eje ct.
3. Si fuéramos un fotón sin masa, estaríamos viajando a c, la velocidad de la luz y nos estaríamos moviendo aún menos a lo largo del eje ct para cada unidad recorrida en nuestro camino.

En la física del espacio-tiempo de 4 dimensiones, puede considerar que se está moviendo a la velocidad de la luz hacia el futuro, ¡incluso si está parado!

¿Cómo sabemos que no estamos corriendo por el espacio a una velocidad cercana a la de la luz?

Casi todo el mundo realmente cree que somos estáticos cuando estamos sentados quietos. Sin embargo, utilizando la definición de velocidad dada por la Física relativista, es fácil concluir que nos estamos moviendo precisamente a la velocidad de la luz (y no cerca de ella, como lo plantea la pregunta).

Comencemos con la definición de velocidad de cuatro vectores: [matemática] V = \ gamma [c, \ mathbf {v}] [/ matemática], con una unidad imaginaria insertada al lado de c o v , donde [matemática] \ gamma = 1 / \ sqrt {1 − v ^ 2 / c ^ 2} [/ math], c es la velocidad de la luz, y v es la velocidad de tres vectores, que es solo la velocidad espacial estándar. Entonces, el producto de V en sí mismo se simplifica al cuadrado de la constante c , que es una invariante relativista: [matemática] V * V = c ^ 2 [/ matemática]. Esto significa que todos los objetos, y no solo la luz, se están desplazando realmente a la velocidad de la luz.

¿Cómo puede ser esto así? Más bien, la pregunta debería ser: ¿cuál es la constitución fundamental de la materia, que requiere que todos los objetos se muevan a la velocidad de la luz?

Bueno, debería ser obvio, pero esto se justifica por una teoría que plantea la hipótesis de que las partículas fundamentales, como el electrón, el protón y el neutrón, están constituidas por fotones, de niveles de energía definidos con mucha precisión, en órbitas circulares. Lo que se necesita actualmente es estudiar y eventualmente encontrar una explicación sobre cómo el electromagnetismo es capaz de mantener órbitas de vidas bastante largas, al menos para las partículas clásicas, mientras que otras partículas tienen vidas muy cortas.

Si la materia está constituida por luz, la conclusión es que esa materia realmente se mueve a la velocidad de la luz.

Estamos atravesando el espacio a una velocidad cercana a la de la luz, en comparación con otros objetos que están sufriendo a través del espacio a una velocidad cercana a la de la luz en relación con nosotros. Y somos casi estacionarios en comparación con otros objetos que son casi estacionarios en relación con nosotros. (la existencia de la gravedad asegura que ningún objeto pueda ser completamente estacionario, porque siempre comenzará a caer hacia otro objeto). Esa es la base de la relatividad: un objeto solo posee posición y velocidad en comparación con otro objeto, y la posición del objeto y cambio de velocidad cuando cambias con qué otro objeto te estás comparando. No hay un punto fijo en el universo que pueda usar para comparar su posición y velocidad.

Desde el punto de vista de todos esos rayos cósmicos (iones pesados) que atraviesan el sistema solar a casi la velocidad de la luz, somos nosotros quienes viajamos a casi la velocidad de la luz.

Este no es un punto trivial y puede usarse para responder algunas preguntas difíciles sobre cosas como los agujeros negros. Por ejemplo, la Relatividad Especial dice que los objetos en movimiento han aumentado la masa. Entonces, ¿una estrella de neutrones se convertiría en un agujero negro si se estuviera moviendo rápidamente?

Aparentemente no, debido a que los rayos cósmicos pasan por ellos todo el tiempo y hacia los rayos cósmicos, las estrellas de neutrones se mueven muy rápido y tienen mucha más masa de la necesaria para formar un agujero negro.

De hecho, eso es un rasguño de cabeza. Presumiblemente, la respuesta se encuentra en alguna parte de las ecuaciones impenetrables de la Relatividad General, pero he leído debates entre expertos en ambos lados del tema sin llegar a un entendimiento personal más allá de mi experimento mental. Si alguien realmente lo sabe, por favor deje un comentario aquí.

Realmente no puedes hablar sobre la velocidad del universo ya que no tienes nada con qué compararlo. Es decir, no puede haber un observador fuera del universo que pueda observar su velocidad. Pero si habla solo de observadores dentro del universo, entonces en realidad hay partes del universo que se alejan de nosotros a una velocidad cercana a la luz debido a la expansión del universo dada por la Ley de Hubble. Es decir, el universo siempre está aumentando de tamaño y, lo que es más importante, también aumenta la velocidad de expansión.

Ley de Hubble y el universo en expansión

Ley de Hubble – Wikipedia

Ley de Hubble

P: ” ¿Cómo sabemos que no estamos viajando a una velocidad cercana a la de la luz?”

El marco de referencia será la mayoría de las respuestas de estudiantes de primer año, la respuesta fácil. Sin embargo, lo obvio es que si viajáramos a la velocidad de la luz, las cosas serían muy diferentes, y explicarlo bien sería un proyecto de tesis o disertación, ni una respuesta de Quora.

En primer lugar, ¿qué habría impulsado todo, todo el Universo, a la velocidad de la luz y en relación con qué (Marco de referencia) es esa velocidad de la luz?

Tenemos un marco de referencia, es el CMB. Y nos estamos moviendo en relación con el CMB, hacia la constelación de Leo a 371 km / seg., Lejos de la velocidad de la luz 299.792 km / s; lo siento Marco ~ teoría HO

La página 194 de las traducciones de Einstein dice que el Universo no se mueve a altas velocidades … teoría general o especial, la relatividad aún prevalece. Para mover la materia a la velocidad de la luz, todo el Universo a la velocidad de la luz, requiere energía infinita y una proeza absurda de imposibilidades. Seres el Universo tiene un CMB, una medida de su integridad como uno puede ser, no se da inferencia a moverse a la velocidad de la luz. E incluso si se imagina que el Universo se está moviendo a la velocidad de la luz, no hay ninguna referencia para reclamarlo, y como no existe, tal velocidad de la luz (reclamo) no puede existir.

douG

ref: https://www.quora.com/profile/Do …

¿Cómo sabemos que no estamos corriendo por el espacio a una velocidad cercana a la de la luz?

Por sí sola, la idea no tiene sentido.

Todas las velocidades (y velocidades) son relativas *, por lo que para tener una velocidad, también necesita decir qué fotograma.

En relación con los neutrinos, estamos viajando a casi c. En relación con nosotros mismos, vamos a 0.

El hecho de que esto no haga ninguna diferencia es de dónde proviene la teoría de la relatividad.

* Excepto el de la luz en el vacío.

¿Cómo sabemos que no estamos corriendo por el espacio a una velocidad cercana a la de la luz?

Ni la materia ni la energía se mueven en relación con el espacio absoluto. El experimento de Michelson y Morley descubrió que no hay viento etéreo (la velocidad de la Tierra en relación con el espacio absoluto es cero). Su velocidad es cero pero la masa de la materia cambia. La energía (eme) no tiene masa, por lo que cuando un cuerpo de materia emite un fotón, el fotón se alejará, en relación con el cuerpo, a la velocidad de la luz (en mi libro lo llamo infinito inercial), pero en relación con el espacio absoluto no es moviéndose en absoluto. Sin embargo, la materia tiene masa, por lo que nunca podría acercarse a la velocidad de la luz porque se volvería demasiado masiva. Su “nivel de energía espacial” (masa inercial) sería demasiado bueno. Lo que sucede es que el cuerpo emite automáticamente radiación sincrónica que reduce su masa. Nunca puede alcanzar el “infinito inercial” (la velocidad de la luz). La ciencia aún no acepta estos conceptos. “Las dos energías de la materia, masa / energía y movimiento / energía”

La velocidad siempre es relativa a otra cosa. Entonces, ¿contra qué estamos midiendo nuestra velocidad (o más correctamente)? ¿El sol? ¿Nuestra velocidad de rotación en la galaxia? ¿La próxima galaxia más cercana? ¿El universo? La única respuesta sensata actual es medir nuestra velocidad contra el destello de energía generado en el nacimiento del universo y que ahora se ve como la Radiación de fondo cósmico (o CBR). El CBR proporciona un marco de referencia consistente contra el cual podemos medir nuestra velocidad. Esta velocidad se puede medir y cuando se realizan correcciones para el movimiento de la Tierra alrededor del Sol y el Sol alrededor del centro de la Vía Láctea, lo que queda es nuestro movimiento, o el movimiento de nuestra galaxia en relación con el CBR (= un proxy para el universo). El resultado de este cálculo es que nuestra galaxia se mueve a 2.1 millones de km / h.

La velocidad de la luz en relación con la materia es 3 x 10 ^ 8 m / s. Entonces la velocidad de la materia con respecto a la luz sería 3 x 10 ^ 8 m / s. Básicamente, esto significa que al seleccionar el marco de referencia apropiado, puede darle velocidad a cualquier objeto porque no hay un marco de referencia absoluto. Ese es el pensamiento actual en la ciencia, que obviamente es bastante absurdo. Eso significa que falta algo de conocimiento.

La verdad es que hay un marco de referencia absoluto, y ese es el marco de inercia cero. En el cuadro, cuanto mayor es la inercia, menor es la velocidad. La velocidad de la luz es muy alta pero finita porque tiene muy poca inercia. La velocidad infinita solo puede existir con cero inercia.

La velocidad del planeta Tierra sería muy pequeña porque tiene una inercia muy alta en comparación con la luz. Solo necesitamos descubrir la relación exacta de la velocidad absoluta con la inercia. Estoy seguro de que alguien está trabajando en ello.

La idea no es tan absurda y, de hecho, está en línea con muchos aspectos de las actuales teorías de la física moderna. He intentado recopilar los que cumple esta idea aquí:

6. ¿Cuáles son las evidencias si nos movemos en la dirección de la cuarta dimensión con la velocidad de la luz? por Faruk Eren Ciracioglu en el Blog de Eren

Desde Einstein, generalmente se acepta que no tiene sentido hablar de velocidad sin especificar un marco de referencia. Sí, podemos definir un marco de referencia en el que todo el universo observable se está moviendo a alta velocidad, pero eso no significa que “nos” estamos moviendo a esa velocidad en lugar de a cualquier otra velocidad.

Usted está, en relación con algunas galaxias a miles de millones de años luz de distancia. Aunque no es exactamente “a través del espacio”, es debido a la expansión del espacio. Pero la velocidad (excepto la velocidad de la luz) siempre es relativa; así que realmente no tiene sentido preguntar sobre nuestra velocidad sin decir en relación con qué.

Si estuviéramos viajando tan rápido, el universo tendría un cambio azul definido (en la dirección del viaje) y un cambio rojo definido (opuesto a la dirección del viaje).

Redshift – Wikipedia

Desplazamiento Doppler

Es casi seguro que lo somos.

Relativo a algo más muy lejos.

Pero solo cerca de la velocidad de la luz. Nunca más rápido

Si se pregunta cómo puede “expandirse” el universo sin que esto suceda,

recuerde que “no puede agregar velocidad” en relatividad,

y es la relatividad la mejor explicación para la expansión en primer lugar.

Algo que “se aleja de mí en 0.9c, que tiene“ algo que se aleja de él en 0.9c ” no crea algo que se aleja de mí en 1.8c.

Las cosas más lejanas que podemos ver “alejándose de nosotros” todavía se alejan de nosotros a menos de la velocidad de la luz.

Se trata de la relatividad.

Y posiblemente su capacidad para comprender funciones no lineales, que tienen un “cuadrado” o un exponencial en ellas y, por lo tanto, “no solo sumen”.

Una vez que lo obtienes, es fácil.

Simplemente pregúntese qué nos hace tan especiales que podemos ir más rápido que la velocidad de la luz, si nadie más puede hacerlo. Y luego dando vuelta la pregunta.

Solo recuerda que la velocidad de cualquier cosa que no sea la luz y la gravedad siempre es relativa a otra cosa.

Y como no pueden simplemente sumar, algo tiene que cambiar en la forma en que piensas sobre las cosas.

Estamos , en relación con algunos otros marcos.

La respuesta es más compleja de lo que piensas. Ver https://astrosociety.org/edu/pub …

+

Estamos.

Si hay objetos, como neutrinos o galaxias muy distantes que parecen retroceder a una velocidad cercana a la de la luz, entonces, desde su punto de vista (marco de referencia), nos precipitamos por el espacio a gran velocidad, pensarán que son estacionarios.

Porque incluso si lo fuéramos, en nuestro marco de referencia no lo somos, y nuestro marco de referencia es el único en el que tenemos que interactuar con el universo en