¿Cómo sabemos que no nos estamos moviendo a velocidades muy altas en todo el universo?

Nos estamos moviendo a una velocidad muy alta a través del universo. El marco natural de referencia en el Universo es el marco en el que la expansión de Hubble es simétrica. Este es también el único cuadro en el que la radiación de fondo cósmico tiene una intensidad constante promedio desde todas las direcciones. También es el marco de referencia utilizado en prácticamente todos los cálculos de relatividad general. De hecho, podemos medir la velocidad de la Tierra con respecto a este marco. Fui el fundador y líder de un equipo que hizo precisamente esto a mediados de la década de 1970. Medimos que la velocidad de la Tierra es de 400 km / seg. Debido a que parte de este movimiento proviene del movimiento de la Tierra alrededor de la Vía Láctea, podríamos calcular qué tan rápido se mueve esa galaxia con respecto a este marco, y la respuesta es memorable: aproximadamente 1 millón de millas por hora.

Puedes leer sobre este experimento en mi nuevo libro Now: The Physics of Time. Adjunto una figura de ese libro que muestra la intensidad de la radiación de microondas para diferentes direcciones en el cielo. La región más brillante, en la constelación de Leo, muestra la dirección en que se mueve la Tierra. Las mediciones modernas de la intensidad muestran que varía según el coseno del ángulo desde esta dirección, lo que indica que el patrón es realmente el esperado del movimiento.

Este diagrama no muestra la estructura muy fina que se vio cuando nuestro ex asistente George Smoot modificó y lanzó nuestro instrumento en un satélite.

¿Qué comprende una “velocidad muy alta”? Si el fondo cósmico de microondas es isotrópico y el Universo se expande uniformemente en todas las direcciones, y en principio esto es en realidad una suposición, pero tiene la ventaja de no requerir una razón para una asimetría, entonces midiendo el desplazamiento Doppler del CMB, podemos obtener una velocidad con resección a ese fondo. La respuesta es de aproximadamente 390 km / seg. (Smoot et al., 1977 Phys. Rev. Lett. 39: 898). Esta respuesta es marginalmente diferente de otras publicadas aquí, pero supongo que dijo “aproximadamente”. Puede decidir si esto corresponde a una velocidad muy alta.

La idea detrás de la teoría de la relatividad es que no existe tal cosa como “absolutamente quieto” o “absolutamente conmovedor”. Toda la velocidad es puramente relativa.

Si alguien despega de la Tierra en un cohete y luego vuela al espacio a cien mil millas por hora, una vez que el cohete ha dejado de acelerar, las personas a bordo del cohete tienen tanto derecho (en términos de física) para reclamar son estacionarias como las personas en la Tierra, y esto es cierto para cualquier persona en cualquier lugar (si dejamos de lado las aceleraciones).

La velocidad solo se puede definir en relación con algún otro objeto u objetos, y entonces es completamente arbitrario qué objeto etiquetamos como “estacionario” y cuál etiquetamos como “en movimiento”.

Como esto puede parecer contrario a la intuición, se discutió mucho durante mucho tiempo. Pero al final, dado que no hay absolutamente ningún experimento que podamos hacer en física para determinar si algo se está “realmente” moviendo o no, y dado que no podemos dar ningún significado real a “mover” o “estacionaria”, excepto en términos relativos arbitrarios, los conceptos realmente no tienen sentido (siempre que la aceleración no esté involucrada, al menos).

No podría detectar un punto estacionario si existiera. Podría, pero nunca lo sabrías.

Mira el experimento mental de Einsteins. El gemelo en movimiento cree que está estacionario y que el gemelo estacionario está en movimiento. Está equivocado, por supuesto, pero luego está equivocado sobre todo.

Está equivocado acerca de que sus relojes no cambian, equivocado acerca de que los relojes de los gemelos estacionarios son más lentos cuando en realidad son más rápidos y equivocados acerca de que él está estacionario y que el gemelo estacionario está en movimiento.

Ya no puede percibir nada correctamente debido a su movimiento. Su cambio en la velocidad agregó energía en el nivel cuántico y los puntos cero para todas sus mediciones cambiaron.

Una vez en movimiento, ya no puede percibir el movimiento o el tiempo correctamente a menos que ponga un objeto en movimiento desde su propio marco, y luego solo en relación con usted.

Los poderes fácticos simplemente no quieren que vengas a esta realización, ya que nosotros mismos estamos en movimiento.

No conocemos ningún “punto estacionario” (mencionado en los detalles de la pregunta) en el espacio. De hecho, sabemos exactamente lo contrario: esa velocidad solo tiene sentido cuando se mide la velocidad relativa de dos objetos. Por sí misma, la velocidad no significa nada.

Dicho esto, sabemos que nos movemos a una velocidad bastante alta (de todos modos, según los estándares terrestres), varios cientos de km / s, en relación con el fondo cósmico de microondas (es decir, en relación con el marco de referencia en el que aparece el fondo cósmico de microondas). lo mismo en todas las direcciones)

Estamos , en relación con varios otros marcos de descanso.

No existe un punto estacionario “absolutamente”.

De hecho, sabemos que nos movemos a varias velocidades en relación con diferentes objetos en el universo. Todo depende de lo que defina como “velocidad muy alta” y de lo que va a medir con respecto a la velocidad.

Nuestra estrella, el sol, viaja hacia otra estrella (Lambda Hercules) a aproximadamente 45,000 millas por hora. ¿Es eso una alta velocidad?

En relación con los límites de velocidad del tráfico en la Tierra, sí. En relación con la velocidad de la luz, no, en realidad no.

No hay un único punto en el universo que sea el único punto estacionario. Entonces realmente es … relativo 🙂

Es de conocimiento común que isotrópicamente (en relación con todos los puntos y direcciones posibles) la Tierra se mueve a unos 600 km (372.8) por segundo, o ~ 0.2% de la velocidad de la luz.

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