Cómo calcular los efectos de dilatación del tiempo de un viaje más rápido que ligero, tanto para el viajero como para los que se quedaron en el punto de origen

Elige un marco de medición SR oficial, mide la velocidad del marco [matemática] v (t) [/ matemática] de cada participante en función del tiempo del marco [matemática] t [/ matemática], y luego calcula la integral [ math] \ int dt / \ gamma (v (t)) [/ math] sobre la ruta, donde [math] \ gamma (v) = 1 / \ sqrt {1-v ^ 2 / c ^ 2} [/ math ] es el factor de Lorentz.

Y eso es. No importa qué marco elija, siempre y cuando se quede con él desde un extremo del cálculo al otro. Si necesita usar números que se midieron en un marco diferente, está bien, siempre que los transforme correctamente primero, usando la transformación de Lorentz para tiempos y longitudes, y las variantes apropiadas para otras cantidades.

Sin embargo, el error que absolutamente no debe cometer es el error que las cuentas populares lo alientan positivamente a cometer, que es cambiar cuadros solo porque un observador humano cambia la velocidad. Si el viajero ha estado usando un marco que se mueve con ellos durante la primera parte del viaje, debe seguir usándolo, incluso mientras continúa en el espacio y regresa. Los marcos nunca cambian, y todas las observaciones oficiales descritas por la teoría ocurren con respecto a los marcos , no a los observadores humanos. No hay un marco en el que el viajero esté estacionario durante todo el viaje, y eso no es un problema total, porque los marcos son de propiedad pública y cualquier observador humano puede usar cualquier marco. (Aquí, una observación oficial es una que se ha corregido adecuadamente por problemas relacionados con el tiempo de viaje de las señales de diferentes partes del experimento a un punto común para el análisis. Lo que un observador humano literalmente ve, con el ojo o a través de un telescopio suele ser otro La relatividad también puede calcular eso, pero no es de lo que se habla por defecto).

Entonces, una forma válida de calcular el resultado final de la Paradoja Gemela es usar el marco de la Tierra todo el tiempo, en cuyo caso el gemelo de la Tierra no está dilatado en el tiempo y el viajero está constantemente dilatado en el tiempo. Otra forma válida es utilizar el marco de salida, en cuyo caso el gemelo terrestre está constantemente dilatado en el tiempo durante todo el viaje, y el viajero no lo está, durante la primera mitad . Para la segunda mitad, el viajero se está moviendo a aproximadamente [matemática] -2v [/ matemática], y dado que es una función que aumenta considerablemente, el viajero está dilatado en el tiempo por mucho más que el gemelo de la Tierra, por lo que nuevamente el resultado neto es el viajero es más joven

Pero la manera descabellada es lo que han hecho todos los que se han confundido al respecto, y han mezclado los marcos de entrada y salida. Eso anula la garantía, y no debe tener simpatía.

A menudo, en física, tiene una respuesta sensata y desea extender la respuesta sensata fuera de su rango de validez.

Entonces, como habrás aprendido en álgebra de secundaria, [matemáticas] \ sum_ {n = 0} ^ N r ^ n = \ frac {1-r ^ {N + 1}} {1-r} [/ matemáticas]. Si el valor absoluto de r es menor que 1, y considera que N es grande, entonces obtiene [matemáticas] \ sum_ {n = 0} ^ N r ^ n = \ frac {1} {1-r} [/ matemáticas]

Ahora, si conecta [math] r = 2 [/ math], y puede concluir [math] 1 + 2 + 4 + 8 + \ cdots = \ frac {1} {1-2} = – 1 [/ matemáticas]. Según las herramientas de álgebra, esto no tiene ningún sentido, pero podemos concluir que si [math] 1 + 2 + 4 + 8 + \ cdots [/ math] tiene algún valor, debería ser [math ] -1 [/ matemáticas]. Este proceso se llama continuación analítica.

Lo mismo sucede con los agujeros negros. La ecuación definitoria de un agujero negro [Schwarzschild] es [matemática] d \ tau ^ 2 = \ left (1 – {\ frac {r _ {\ mathrm {s}}} {r}} \ right) dt ^ {2} – \ left (1 – {\ frac {r _ {\ mathrm {s}}} {r}} \ right) ^ {- 1} dr ^ {2} [/ math] en el mismo sentido que [math] d \ tau ^ 2 = dt ^ 2-dx ^ 2 [/ math] en relatividad especial regular. Deriva esto comparando con la fórmula de gravitación newtoniana en general [math] r [/ math]. Esta fórmula explota en [math] r = r_s [/ math], por lo que hay un gran agujero cortado de la solución. ¿Qué derecho tenemos que decir que la solución tiene dentro del agujero negro? Las Ecuaciones de campo de Einstein (EFE) explotan en el horizonte de eventos. No podemos concluir nada sobre el interior del horizonte, utilizando solo los EFE interpretados como fórmulas en variables reales.

Bueno, es similar al argumento “1 + 2 + 8 + …”. No puede usar propiedades como [math] r \ to \ infty [/ math], y las ecuaciones de campo de Einstein, para concluir rigurosamente lo que sucede dentro del horizonte de eventos, pero si hay una respuesta sensata, debería ser la exactamente la misma fórmula dentro del horizonte de eventos que fuera. Este es otro ejemplo de continuación analítica.

¿Por qué traigo toda esta basura? La relatividad especial dicta que en un segundo de mi tiempo, [math] \ sqrt {1- \ beta ^ 2} [/ math] segundos transcurren para ti. Esto tiene mucho sentido: si se está moviendo a [matemática] 0.6c [/ matemática], entonces [matemática] \ beta = 0.6 [/ matemática] y [matemática] \ sqrt {1- \ beta ^ 2} = 0.8 [/matemáticas]. Por cada segundo que transcurre para mí, observo [matemáticas] 0,8 [/ matemáticas] segundos para ti. Ahora aplique lo mismo que arriba. Si te mueves al doble de la velocidad de la luz, [matemáticas] \ beta = 2 [/ matemáticas], y por cada segundo que transcurra para mí, [matemáticas] \ sqrt {1–4 ^ 2} = \ sqrt { -15} = i \ sqrt {15} [/ math] transcurre por ti. ¡Esto no tiene ningún sentido, pero no tiene que ser así! Todo lo que digo es que si la pregunta tiene alguna respuesta, debería ser esa.

Usted no Los viajeros están relacionados entre sí por las transformaciones de Lorentz. Una de las propiedades fundamentales de las transformaciones de Lorentz es que no pueden tomar un marco de referencia más lento que la luz en un marco de referencia más rápido que la luz o viceversa. Un corolario de esto es que no hay un viajero más rápido que la luz con un marco de descanso, por lo que es matemáticamente imposible hablar de lo que este viajero ve desde su marco de descanso, o cómo el marco de descanso de este viajero es visto por una persona más lenta que -viajero ligero. Esta transformación simplemente no existe.

Uno no lo hace simplemente…

No hay una ley intuitiva obvia en contra de conectar v> c en la ecuación de transformación de Lorentz a la que todos apuntarán. Excepto que obviamente es una tontería, por supuesto.

Si lo hace, obtendrá números imaginarios por tiempo, etc., lo que podría ser interesante si tuviéramos una idea de lo que estábamos haciendo, pero no lo hacemos. Efectos como lo indica la respuesta de Joshua Huntington a ¿Qué sucede si viajas más rápido que la velocidad de la luz?

Dependerá de los detalles de la marca de física teórica de frontera.

No puedes No hay más rápido que el viaje ligero. [matemáticas] \ Delta t ‘= \ frac {\ Delta t} {\ left (1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2} \ right) ^ {1/2}} [/ math] En lo anterior La ecuación a medida que se hace más y más rápida v (su velocidad) se acerca a c (la velocidad de la luz). Cuando v = c su tiempo t ‘se detiene. El término inferior de la fracción se convierte en cero, por lo que t ‘diverge. No experimentas el tiempo.

Las fotos no experimentan tiempo mientras viajan a la velocidad de la luz.

No puedes acelerar ya que no hay tiempo para acelerar. Por lo tanto, no puede viajar como velocidades ‘súper luminosas’. No tiene ningún sentido calcular la dilatación del tiempo para velocidades más rápidas que c, pero si lo hiciera, su tiempo adecuado sería negativo.

Esto significaría un viaje en el tiempo, pero como no puede viajar más rápido que la luz (no se preocupe, lo hemos comprobado) es solo un fenómeno interesante en la ecuación, no es físico.

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