Si el tiempo es más lento en una nave espacial que se aleja de la Tierra que en la Tierra, ¿no puede decir que la Tierra se aleja de la nave espacial y el tiempo es más lento en la Tierra?

8.28.2016 – “Si el tiempo es más lento en una nave espacial que se aleja de la Tierra que en la Tierra, ¿no puedes decir que la Tierra se aleja de la nave espacial y el tiempo es más lento en la Tierra?”

En el caso del movimiento relativo uniforme, sin aceleración, la respuesta es sí y esto es consecuencia de la simetría. No se necesita más argumento .

En el caso que probablemente sea de mayor interés, un viaje de ida y vuelta en una nave espacial, la respuesta es No. La primera vez que me encontré con esta pregunta conocida como la Paradoja Gemela fue en The Feynman Lectures on Physics. La discusión se encuentra en el Volumen I, Capítulo 16, Sección 2 [1].

El argumento es que la situación no es simétrica. La nave espacial acelera lejos de la tierra, desacelera, acelera nuevamente, hacia la tierra, y desacelera nuevamente antes de aterrizar nuevamente en la tierra. Como la nave “siente” la aceleración, el tiempo es más lento y una persona en la nave envejecería menos que una persona en la tierra. La explicación en relatividad especial se da en varios lugares, incluida la paradoja de Twin (Wikipedia).

Desde el principio de equivalencia de la relatividad general, la aceleración de la nave espacial es equivalente a estar en un campo gravitacional. La desaceleración del tiempo para la nave en las partes aceleradas de su viaje de ida y vuelta se debe a que es una predicción de la relatividad general de que los procesos físicos son más lentos en un campo gravitacional.

Notas al pie

[1] Energía relativista y momento

Podrías decir esto sí, y ser perfectamente correcto de acuerdo con los de la nave espacial. Eso es hasta que aterrizaste de nuevo en la tierra y descubriste que eran tus relojes los que en realidad estaban funcionando más lentamente. Pero luego, en ninguna otra situación, encontrará un evento de este tipo, dejando un marco de referencia y regresando nuevamente. Los objetos que viajan en el espacio ocupan su propio marco.

Notarán el cambio solo a su regreso, porque uno nunca puede detectar cambios en los propios relojes y reglas. A la nave espacial solo le parece que está estacionaria y que la Tierra se está moviendo, pero es la nave espacial la que experimenta los efectos debido a la aceleración, no a la Tierra. Aquellos en la nave espacial simplemente no son conscientes de esto en ese momento porque todavía llaman a sus tics de tiempo más largos segundos y metros de gobernantes de diferente longitud, incluso si han cambiado sin saberlo.

El problema es que la gente confunde lo que ve este marco con lo que ven otros marcos. Siguen queriendo usar lo que medimos para deducir otro marco, que simplemente no se puede hacer.

Es imposible alcanzar la velocidad de la luz utilizando mediciones con sus propios relojes y reglas.

La velocidad de la luz es una medida proporcional basada en la energía que contiene un sistema debido a la aceleración.

Tanto los relojes como las reglas cambian. El mismo tiempo y distancia que mide no se mide en un cuadro que no viaja a su velocidad o en un campo de energía gravitacional más fuerte.

Mira el segundero de un reloj. Un punto cerca del cubo (observador estacionario) no mide el mismo tiempo y distancia que un punto cerca de la punta (observador acelerado). Se miden arcos proporcionales de tiempo y distancia.

Una vez que comprenda esto, puede comenzar el siguiente paso. A medida que esos dispositivos de medición cambian con la energía, los puntos cero se restablecen. Es similar a la energía cinética. En un cuadro de viñetas, lee energía cinética cero y velocidad cero, a pesar de que medimos tanto la velocidad como la energía cinética de nuestro cuadro. Los puntos cero en el marco de las balas se han restablecido proporcionalmente a la energía agregada debido a su cambio en la velocidad.

No existe un reloj que se mueva hacia atrás o una bala con energía cinética negativa. Alguien que mida la velocidad de la luz en otro cuadro vería lo mismo que usted, la luz viaja en c, recorre exactamente la misma distancia. La única diferencia es que sus gobernantes medirían una distancia diferente y sus relojes medirían diferentes tics de tiempo, pero dado que aún los llamaría metros y segundos, nunca se darían cuenta.

Esta es la razón por la cual el gemelo en la nave espacial no nota cambios en sus dispositivos de medición, a pesar de que envejece más lentamente. Uno nunca puede detectar cambios en sus propios relojes y reglas. A medida que aumenta la velocidad, los puntos cero se restablecen proporcionalmente, de modo que, independientemente de la velocidad, la luz siempre se calculará en c.

Nunca puede ser cualquier otra velocidad porque se basa proporcionalmente en la cantidad de energía que contiene un sistema debido a su velocidad a través del espacio. Nunca puede haber una sola respuesta, ya que todavía llamaremos segundos más lentos o más rápidos de segundos y medidores de barras de medición más cortos o más largos. A medida que cambian y los puntos cero se restablecen proporcionalmente a la energía perdida o ganada, el componente de velocidad se compensará exactamente y nunca se calculará en nada más que c.

A medida que se restablecen los puntos cero, leerá la velocidad cero según sus dispositivos. Es cualquier otro cuadro que verá en movimiento en relación con usted. Es cada dos cuadros los relojes que aparecerán más despacio. Del mismo modo que cualquier otro cuadro verá cada otro cuadro en movimiento y todos los demás cuadros serán más lentos porque sus puntos cero se han restablecido proporcionalmente al contenido de energía de esos cuadros.

Lo mismo se aplica a la energía agregada por la atracción gravitacional, ya que, como Einstein se dio cuenta, no hay diferencia entre la energía agregada por la gravedad o la aceleración.

El problema es que no existe un marco absoluto para comparar nuestra velocidad. No es que importaría si existiera un marco estacionario. Porque a medida que nuestros dispositivos cambien, aparecerá como estacionario y ese marco parecería estar en movimiento, por lo que nunca sabríamos que existe si lo viéramos.

Nada cambia a energía, a pesar de los mitos propagados por aquellos que no entienden por qué la velocidad de la luz sigue siendo c independientemente de la velocidad. Incluso si estuviera viajando en c en este momento, nunca lo sabría porque sus puntos cero se habrían restablecido y su velocidad se leería como cero. La gente sigue tratando de imaginar lo que sucede tratando de relacionar nuestros relojes con ese marco.

Esto no se puede hacer. Al igual que con una bala, independientemente de su velocidad, siempre leerá energía cinética cero por sí misma. En lo que a él respecta, es el objetivo el que está en movimiento y posee la energía cinética.

Al igual que con la bala, independientemente de su velocidad, es cada dos cuadros que parecerán estar en movimiento, cada dos cuadros cuyos relojes se han ralentizado, porque sus puntos cero se restablecerán proporcionalmente a la energía agregada.

Nunca se puede obtener la velocidad de c porque sus relojes y reglas cambiarán continuamente y su velocidad siempre se leerá como cero y la luz siempre viajará en c. Tienes que dejar de pensar que lo que medimos para otro marco tiene algún significado porque es irrelevante. Todo es relativo.

El tiempo se ralentiza porque a medida que se agrega energía en el nivel cuántico, la tasa de desintegración del átomo cambia. Más energía significa una tasa de descomposición más lenta. Menos energía significa una tasa de descomposición más rápida.

Si observamos los marcos de referencia en la paradoja gemela con más cuidado, veremos que no hay una expansión real del tiempo. Ver o descargar el trabajo detallado de Curt Renshaw en:

https://www.researchgate.net/pub

Mi propia observación es que la aceleración y la desaceleración ocurren cuatro veces, mientras que la parte más grande y principal del viaje, en la que los gemelos se acercan o se alejan el uno del otro a una velocidad constante, la comparte por igual. No puede interpretarse razonablemente cómo estos cambios en la velocidad le dan todo el tiempo de inercia al hermano que los sufrió, independientemente de la distancia inicial que los separa.

Sí, tanto el observador en la nave como el uno en la tierra medirán los relojes en el otro como más lento. Puedes pensar que cada uno tiene coordenadas de espacio-tiempo orientadas de manera diferente. El eje de tiempo del otro siempre será más corto cuando se proyecte en su eje de tiempo porque los dos ejes de tiempo no son paralelos. El ángulo entre los dos ejes de tiempo es una función de su velocidad relativa.

Ahora, si la nave espacial regresa, ha introducido una asimetría, está midiendo el tiempo expirado de acuerdo con el eje de tiempo final, que es el de la Tierra. El tiempo expirado en el eje de tiempo de la nave espacial se medirá como se proyecta en el eje de tiempo de la Tierra. Entonces será menos. Algunos aquí han dicho que de alguna manera la relatividad general entra aquí dando como resultado la asimetría (no lo hace). O esa aceleración de la nave entra. (La aceleración realmente no afecta directamente a la dilatación del tiempo final aparte de que la velocidad final cambia).

Diagrama de Minkowski

Durante el viaje de ida esto es cierto; pero el gemelo viajero tiene que darse la vuelta y volver para poder comparar las edades. Y el gemelo viajero es más joven cuando vuelven a estar juntos en la Tierra. Ver La paradoja gemela.

El “sentido común” no le servirá para comprender esto. Tendrás que estar dispuesto a partir de hechos empíricos y razonar las consecuencias meticulosamente, como lo hizo Einstein. No es tan difícil, ahora que generaciones de físicos han trabajado en formas de facilitarlo; pero desafortunadamente también ha habido generaciones de maniáticos que se proponen “probar que Einstein está equivocado”, y generaciones de “divulgadores” de la ciencia que intentan reducir las transformaciones de Lorentz a un par de reglas simples; Eso no funciona.

Siempre que la tierra y la nave espacial continúen moviéndose inercialmente para siempre, puedes decir eso. Vea la respuesta de Mark Barton a ¿Cómo resuelve esta paradoja en la dilatación del tiempo? de cómo se puede cuadrar la aparente paradoja.

Sí puedes, en realidad. Eso es relatividad. Ahora, si la nave gira y regresa a la tierra, la nave será más joven cada vez, no la tierra. ¿Cómo? Porque el barco es el que tiene la línea mundial más larga. Si dibuja un diagrama de espacio-tiempo, no importa desde qué velocidad relativa mida, la longitud de la línea mundial de la nave siempre es más larga que la de la Tierra. (Vea la excelente aclaración de Tim Maudlin sobre esto en su último libro sobre filosofía de la física).

No. Se trata de quién está experimentando la aceleración.

Principio de Mach

More Interesting

¿Es la energía cinética una cantidad relativa y no absoluta? Si es así, ¿cómo podemos aplicar la ley de conservación de la energía?

Sabemos que a medida que la velocidad de un objeto aumenta, su masa aumenta. Pero, ¿la masa también aumenta a medida que aumenta la fuerza gravitacional?

¿E = mc ^ 2 significa que la masa que viaja a la velocidad de la luz se convierte completamente en energía?

¿Qué tan cerca de la velocidad de la luz tendría que viajar alguien para mantener una diferencia horaria de una hora con la Tierra?

¿Qué pasaría si la velocidad de la luz en la Tierra fuera la misma que la velocidad de la luz en el espacio?

Si dos naves espaciales se cruzan yendo a .75C pero en la dirección opuesta, ¿serían sus velocidades relativas mayores que la velocidad de la luz?

¿El tejido espacio-temporal tiene masa?

¿Qué pasará si viajamos más rápido que el tiempo?

¿Einstein basó sus ecuaciones en el hecho de que la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia? Si es así, ¿cómo justificó esto?

Si no hay un observador 'privilegiado' en la relatividad, ¿podemos considerar que la luz está 'en reposo' y somos nosotros quienes viajamos en 'c'?

¿Cómo se puede construir una nave espacial más rápida que la ligera?

Si alguien comenzara a viajar a la velocidad de la luz o cerca de ella poco después del Big Bang, ¿cuánto tiempo habría pasado para ellos?

Si los fotones no alcanzan mis ojos cuando me alejo de ellos a una velocidad cercana a la de la luz, ¿cómo hace eso realmente para que el tiempo pase más lento?

¿Cómo se produce la contracción de la longitud? ¿Hay alguna conversión de energía de masa de acuerdo con los marcos de referencia? ¿O los átomos del objeto se estiran o contraen?

¿Qué pasaría si un observador se aleja de una fuente de sonido estacionaria con una velocidad mayor que la velocidad del sonido?