En general, la relatividad es el espacio comprimido cerca de una masa y dilatado lejos de ella? ¿O el espacio se estira por la masa?

Ambas imágenes en realidad dicen lo mismo; el primero es ser realmente confuso al respecto. Los términos “dilatación” y “contracción” tampoco ayudan, así que, en general, tienes razón para estar confundido.

¿Sabes cómo en los mapas, a veces ves líneas que indican la elevación? 100 metros sobre el nivel del mar, 200 metros, etc. Cuando están muy separados, el suelo es plano; cuando están juntos, el suelo es empinado. Tu primer diagrama es como uno de esos. Las líneas indican la distancia, y por lo tanto (perversamente) cuanto más juntas están, más “espacio” hay en el mapa espacio-tiempo. Para realmente meterse con su cabeza, en la relatividad se llama contracción de longitud porque, para un observador externo, los objetos parecen encogerse al entrar en esa área del espacio.

Las líneas en el diagrama de tiempo son más difíciles de identificar, pero esencialmente, cuanto más separadas están, más lento es el reloj en esa área. Esto se llama dilatación del tiempo porque, nuevamente para un observador externo, un reloj tarda más de un segundo antes de que la manecilla de los segundos marque.

El último diagrama tiene la intención de dar una intuición de que hay “más distancia” de la que debería haber cerca de un objeto masivo, estirando una porción de espacio 2D en una dimensión extra. Esto es lamentablemente confuso porque da la impresión de espacio cada vez más grande, o dilatándose, lo que de alguna manera lo hace, pero llamamos al efecto “contracción”. ¡Esperemos que esto haya aclarado eso un poco!

Tanto el espacio como el tiempo se ven afectados por la gravedad. La respuesta se encuentra en la métrica de Schwarzschild:

Como puede ver aquí, cuando se acerca a un objeto masivo, el coeficiente de tiempo disminuye y el coeficiente de radio (espacio) aumenta (pero solo en dirección radial, las direcciones tangenciales no se ven afectadas). Un punto en el espacio-tiempo 4D se llama evento. Si toma los eventos A y B con las mismas coordenadas espaciales (en algún lugar cerca de un objeto masivo) pero separados por 1 segundo en el tiempo, es decir, B ocurre en el mismo lugar que A pero un segundo después, y aquí nos referimos a 1 segundo de su reloj, el lejos del observador externo, luego, en el reloj colocado en A, pasarán menos de 1 segundo entre los eventos A y B, por lo que decimos que los relojes cerca de objetos masivos marcan más lentamente. Puede calcular esto insertando dt = 1 y dr = 0 en la fórmula anterior.

Ahora, si tomamos otro evento C que tiene la misma coordenada de tiempo que A pero está 1 metro más lejos del objeto masivo que A (ahora dr = 1 y dt = 0), y aquí usamos 1 metro como lo conoce el observador lejano , para un observador a una distancia entre A y C es más largo que 1 metro. Y los dos coeficientes son los mismos: si el tiempo en A funciona 2 veces más lento, la distancia AC será 2 veces más larga. Ahora, puede intentar interpretar esto en términos de estiramiento y contracción si lo desea.

EM, buena pregunta, ya que resalta los problemas que GR tiene para comprender el ToE y el universo.

A partir de su diagrama de los tres pozos de gravedad, representa la interpretación GR del espacio-tiempo. Según sus respuestas recibidas hasta ahora, existe simplicidad y complejidad para resolver las preocupaciones relativas al espacio y el tiempo cerca de la gravedad, tan pequeña como el sol, a agujeros negros más grandes con muchas masas solares. En GR, el espacio y el tiempo se ven afectados por la gravedad … y si escribes eso en una ecuación, la gravedad también se ve afectada por el espacio y el tiempo.

Cita Respuesta de Popov “Tanto el espacio como el tiempo se ven afectados por la gravedad. … Como puede ver aquí, cuando se acerca a un objeto masivo, el coeficiente de tiempo disminuye y el coeficiente de radio (espacio) aumenta “cita final … Destaco que entiende GR y lo explica bien.

Y, si vuelve a leer los dos párrafos anteriores, se levanta una bandera roja … Popov responde ‘Tanto el espacio como el tiempo se ven afectados por la gravedad’. Entonces, si eso está en una ecuación, entonces ‘espacio y tiempo’ también deben afectar la gravedad …

¿El tiempo o el espacio afectan la gravedad?

Por su pregunta y comprensión de GR, los esfuerzos GR (en evaluación) hacen poco más que confundir cuestiones relativamente simples: 1 -espacio, 2- gravedad y 3- tiempo.

GR explica la masa que tiene el ‘efecto geodésico’ o una deformación del espacio-tiempo.

Einstein, el creador de GR mientras trabajaba en una oficina de derechos de autor como empleado, vio la necesidad de sincronizar el tiempo; Básicamente para trenes que corren de un lugar a otro visto de las muchas piezas de mantenimiento de tiempo y aplicaciones de derechos de autor. Pero luego el problema de sincronización de tiempo pasó a la física. Eso es lo que GR intenta hacer, sincronizar el tiempo combinando el espacio con el tiempo basado en la trayectoria / viaje de la luz en el espacio y alrededor / cerca de objetos masivos por gravedad.

La debilidad en la confusión de GR y GR o la falta de resultados lógicos se encuentra en los postulados sobre la luz y las medidas / trayectoria de la luz en la que GR depende.

Aquí hay un ejemplo simple que podría ayudar a comprender: según GR, el tiempo se detendría en el horizonte de eventos para aquellos en el horizonte de eventos simplemente porque todo está viajando a la velocidad de la luz. Cita de otro físico de GR ‘a la velocidad de la luz el tiempo se detiene’, ‘para un viajero a la velocidad de la luz’ ‘no toma tiempo’ … Fin de la cita. Esto se remonta a la velocidad que reduce el paso del tiempo y los dos relojes atómicos experimentan.

Steven Hawking, un defensor de los GR, describe esto sobre un horizonte de eventos: cita “El horizonte de un agujero negro tiene la extraña característica de que es una esfera y se está expandiendo hacia afuera a la velocidad de la luz. Por cada punto de la esfera, hay un rayo de luz. Entonces está compuesto de rayos de luz. Pero no se hace más grande y eso se debe a la fuerza de la gravedad y la curvatura del espacio . Y, por cierto, es por eso que nada que está dentro de un agujero negro puede salir, porque el límite del agujero negro ya se está moviendo a la velocidad de la luz.

Existe esta simetría de un agujero negro que todos conocíamos en el que se mueve uniformemente hacia adelante y hacia atrás en el tiempo a lo largo de todos los rayos de luz “.

Tenga en cuenta que ahora sabemos que las cosas escapan ocasionalmente del horizonte de eventos (Black Hole Has Major Flare); que es una bandera roja = problema con

1- La evaluación de GR de Hawking dice que “es por eso que nada que está dentro de un agujero negro puede salir, porque el límite del agujero negro en sí ya se está moviendo a la velocidad de la luz; y / o

2- la velocidad de la luz es una velocidad máxima con o sin masa.

Esos problemas, principalmente relacionados con las debilidades inherentes únicas de la luz y los efectos obvios sobre la luz por gravedad, son 1- importados a la comprensión GR, lo cual, 2- confunde a muchos, ya que su pregunta es un ejemplo: tratar de dar sentido a la realidad / universo por GR pensamiento / explicación.

Y las 8 respuestas hasta ahora intentan ayudar a explicar GR, etc., así como he pasado más tiempo entendiendo, haciendo ejercicio o comparando la participación de GR de lo que vale en algo que alguna vez resolvió = nada.

Encontré una mejor manera de entender el universo: confiar menos en GR y luz, confiar más en la lógica y la gravedad.

Aquí está uno de mis documentos diseñados para abordar el problema del tiempo y el espacio alrededor de los agujeros negros que GR tiene dificultades para describir.

Cuando comprenda la simplicidad del diagrama y el ToE, comprenderá algunas de las confusiones / problemas relacionados con GR / espacio-tiempo; un GR que no resuelve problemas relativamente simples relacionados con la gravedad y la masa porque complica los problemas con el tiempo y los postulados y mediciones de la luz. ¿La luz o el tiempo son relevantes para las interacciones de masa o gravedad? … para entender el universo?

Simplísticamente, el tiempo ni la luz afectan directamente la masa, la gravedad o el espacio. Sin embargo, Gr explica que la gravedad afecta el espacio y el tiempo “Tanto el espacio como el tiempo se ven afectados por la gravedad” … y luego, si es cierto, en la ecuación matemática, el espacio y el tiempo afectan la gravedad según GR.

¿Lo cual está bien? Su respuesta lleva a su comprensión en tan decidido.

douG

Mi comprensión de la relatividad explica que la presencia de deformaciones en masa espacio-tiempo para que la luz que viaja a través de la deformación siga en línea recta, pero la deformación en sí misma es curva y, por lo tanto, la luz parece estar viajando a un observador externo (marco de referencia no local) en un arco

Si la masa es suficientemente grande, como un cuerpo del tamaño de un planeta, la curvatura se centrará alrededor del centro de masa (el núcleo) e irradiará en todas las direcciones. Como una pizca en el centro de un bloque de espuma suave.

La relatividad señala que a diferentes alturas de la superficie de la Tierra, el tiempo se mueve a diferentes velocidades, cuanto más cerca del núcleo se hace más lento. En el caso de una singularidad, el tiempo se ralentiza considerablemente a medida que el observador se acerca al centro de la curvatura. Las dimensiones (x, y, z) también se vuelven más estrictas cerca de una singularidad. Como el espacio-tiempo es, en efecto, la única entidad, el espacio y el tiempo en sí mismos se hacen “más pequeños” a medida que un observador se acerca al centro de una gran masa.

Una buena manera de pensar en esto es volver a lo básico (¡donde aquí ‘básico’ significa relatividad especial …!).

Relatividad especial

La relatividad especial nos dice que si miramos a través de un telescopio a una nave espacial, cuya velocidad en relación con nosotros es muy alta, veremos el efecto de dilatación del tiempo. Lo que esto significa es que si la nave espacial contiene un reloj que puede ver a través de su potente telescopio, la manecilla de segundos estará marcando más lentamente que la del reloj en su pared.

Motivemos eso. La relatividad especial fluye del principio de que las leyes de la naturaleza no deberían depender del observador. Dado que la velocidad de la luz está determinada por reglas fijas que gobiernan el electromagnetismo, debería ser la misma para todos los observadores. Esto es extraño: si los autos en la autopista siempre parecieran viajar a 70 mph para todos, todos los autos a su alrededor estarían pasando rápidamente a su lado, ya sea que esté parado al costado de la carretera o viajando a 60 mph en el carril lento. Sin embargo, es cierto, y confirmado por el experimento.

La dilatación del tiempo, ese reloj lento, es una consecuencia de esto. No lo derivaré rigurosamente aquí, pero es sorprendentemente sencillo. Una consecuencia natural es la “contracción de la longitud”: la longitud física de un objeto que se mueve en relación con usted se reduce a lo largo de la dirección de desplazamiento. ¿Por qué? Bueno, imagina una regla de un año luz de largo, moviéndose a gran velocidad. Alguien parado en un extremo dispara un rayo láser a lo largo de su longitud. Sabemos qué tan lejos viaja la luz en un año: hemos dicho que la velocidad de la luz es constante. ¡Pero la dilatación del tiempo significa que un año ya no dura 365 días! Por lo tanto: la luz láser tardará menos segundos en llegar al final, medido por un reloj montado en el costado de la regla, de lo que contamos en un año: menos de un año [matemáticas] \ veces [/ matemáticas] velocidad de luz = menos de un año luz.

Primeros pasos hacia la relatividad general.

OK, entonces eso está ordenado. ¿Ahora que? Bueno, cuando Einstein se le ocurrió la relatividad general, primero se dio cuenta de que la aceleración – cambio en la velocidad relativa de, por ejemplo, una nave espacial y un observador – es indistinguible de un campo gravitacional. En otras palabras, si la nave espacial no tiene ventanas y tiene una unidad de cohete muy suave, no se puede saber si está siendo empujado hacia atrás en su asiento porque está en una plataforma de lanzamiento en la Tierra o porque está en el espacio y constantemente acelerando. Entonces, para resumir una historia larga, lo que mencioné anteriormente no solo se aplica a cosas que se mueven a diferentes velocidades, sino que también se aplica a cosas en campos gravitacionales de diferentes fuerzas. La dilatación del tiempo también se aplica en el fondo de un pozo gravitacional (es decir, si estoy en órbita geoestacionaria y miro a alguien debajo de mí en la Tierra, veo que su reloj marca un poco más lento que el de mi pared). Análogamente a lo anterior, ¡también debe aplicarse la contracción de longitud!

Entonces, la imagen de la derecha: piense en el espacio entre las líneas como si fuera el espacio entre los tics de un reloj en una ubicación diferente. La imagen de la izquierda: piense en los espacios entre las líneas como si fueran la longitud de una regla en esos lugares (en ambos casos, según lo percibe un observador sobre la manzana).

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Por otro lado, no tome la imagen de fondo demasiado en serio. Es evocador, hace que la idea del espacio sea deformada por la masa a través de personas que no son matemáticas. Lo que las ecuaciones realmente dicen es diferente en dos aspectos importantes:

1) es el espacio-tiempo, no el espacio, el que se deforma. Estamos hablando de la curvatura en un espacio de 4 dimensiones, pero como muestra la imagen superior (contracción versus dilatación) de alguna manera, el componente de tiempo del espacio experimenta lo contrario de lo que experimenta el componente espacial del espacio de 4D.
2) la curvatura es intrínseca, no extrínseca. Buena frase corta, esto es lo que significa: la imagen da la impresión de que el espacio se está extendiendo a una dimensión adicional. Esta es la curvatura extrínseca. En realidad, no necesitamos esas dimensiones adicionales en GR; el espacio-tiempo tiene una curvatura intrínseca (los componentes espaciales se agrupan alrededor de la masa, de ahí la contracción de la longitud).

En asuntos relacionados con el espacio, el tiempo y el espacio-tiempo, parece no haber duda de que el paso del tiempo se ve alterado por la gravedad, como lo demuestran los numerosos experimentos que validan la desaceleración de los relojes en un potencial gravitacional. Que yo sepa, no hay experimentos que confirmen por separado el cambio espacial, aunque yo, como otros, con frecuencia confío en la metáfora de la membrana estirada para representar la influencia de la masa en el espacio. Las contracciones o distensiones espaciales, a diferencia de la dilatación del tiempo, no dejan evidencia residual para medir. Los resultados experimentales (que yo sepa) pueden derivarse de consideraciones energéticas básicas sin depender de la distorsión espacial. Esto no significa que el espacio no se vea afectado, pero los experimentos, por el mismo motivo, no ofrecen ninguna razón para suponer que las longitudes están influenciadas por la gravedad.

La curvatura espacial fue un ingrediente esencial en la receta de Einstein para un universo estático, pero la presunción ya no es un requisito; de hecho, se hace conceptualmente más difícil en un universo en expansión espacial, lo que, en sí mismo, explica la gravedad sin más hipótesis.

La relatividad general es solo una teoría, no un hecho, puramente basada en la especulación, la extrapolación y la interpretación segura de las observaciones experimentales. En física, la observación es clave para derivar el resultado, no la derivación matemática. Las ecuaciones matemáticas son útiles en la medida en que representan adecuadamente la realidad. La observación básica sobre la cual se basa GR es la constancia de la velocidad de la luz. Entonces, ¿por qué la velocidad de la luz es básicamente una constante en todo marco inercial? Aquí está mi respuesta:

La respuesta de Tufail Abbas a ¿Cuál es la razón fundamental de que la velocidad de la luz sea constante en todos los marcos de referencia?

Por lo tanto, no se estira el espacio, no se dilata el tiempo. Ambos son ilusiones creadas por una mala interpretación de la observación. Estos son fenómenos similares al efecto Doppler.

Consulte el Modelo de baño grande del universo en GRANDES PREGUNTAS para obtener la base de la respuesta anterior.

No estoy familiarizado con la mayoría de las matemáticas de la relatividad general, por lo que alguien me corrige si me equivoco, pero creo que la respuesta es que el espacio aparecerá comprimido debido a la gravedad, desde la perspectiva de un observador distante, pero solo radialmente ( a lo largo de la dirección de aumento / disminución de la gravedad).

La razón por la cual este diagrama de láminas de goma es confuso es que la caída no representa la distancia, sino el grado de atracción gravitacional. Entonces, la gran caída representa un poderoso campo gravitacional, no un estiramiento del espacio.

Imagina que la manzana en tu diagrama es un fotón. En realidad, no tienes que fingir que lo es, porque una manzana es de hecho un sistema de fotones que, a través de su energía fotosintetizada, ha sacado átomos del suelo para formar una singularidad de masa y gravedad.

Según tengo entendido, el tiempo de viaje de un fotón desde el Sol en su camino para ser fotosintetizado por una planta en la Tierra toma 8 minutos.

Supongamos que ese fotón en particular llegó a la Tierra hace millones de años y que fue capturado por un árbol en una selva tropical que, con el tiempo, se comprimió en una manzana y con el tiempo se comprimió en carbón.

La energía de ese fotón fue encarcelada durante millones de años en el carbón y solo se libera de su estado comprimido cuando prendí fuego al carbón.

Aparentemente, un fotón no tiene masa que podamos medir, pero podemos medir el tiempo que pasa a través de una distancia específica en el espacio, y podemos medir la edad del carbón y el tiempo que esa energía latente ha estado en él.

Así que no, no creo que el espacio se estire por la masa, pero sí creo que el espacio y la energía se comprimen cerca y en masa.

El tiempo de encarcelamiento de un fotón (o energía latente) se expande a millones de años cuando está en carbón, pero su tiempo es efímero cuando está en el espacio.

Ambas imágenes son correctas desde diferentes perspectivas.

Digamos que hay 2 personas, una D (que experimenta cerca de objetos masivos) y la otra DR (observador distante, es decir, que observa lo que D está experimentando desde un potente telescopio).
Deje 1s de tiempo alejado del objeto masivo a 0.5 s cerca del objeto masivo
La primera imagen en cuestión representa lo que D ve en comparación con lo que sucede normalmente cuando está lejos del objeto masivo.
Esto significa que el tiempo es más lento allí en comparación con el reloj de DR (D no ve esto pero lo sabe)
Digamos que D viaja a 1 m / s cuando está lejos de objetos masivos.
Pero cuando está cerca, viaja a 0,5 m / s (debido a la dilatación del tiempo) pero no puede sentir la dilatación del tiempo, por lo que siente que su velocidad es de 1 m / s.
Pero para DR ve que D viaja a un ritmo nominal Ie 1 m / s (a diferencia de más lento) porque ve un camino curvo (espacio estirado).
En términos simples, si observa un movimiento de un asteroide alrededor de un objeto masivo desde una posición distante, espera que esté en cámara lenta, contradictorio que lo vea a un ritmo normal (debido al efecto combinado de dilatación del tiempo y trayectoria de movimiento alargada.

Entonces el espacio se estira debido a la masa.

Aquí la parte inferior está comprimida con lo que se llama contracción de longitud, la he dibujado para visualizar la masa de una curva en el espacio. Sí, el espacio doblado es masa, no hay diferencia. Las partículas son pedazos de espacio doblado, y el espacio se agrupa cerca de la gravedad. El espacio también se agrupa en una centrífuga, y el tiempo se ralentiza, pegándolo a la pared como cinta adhesiva. Ponga la distancia que recorrió su brazo en el Einstein Lorentz, y calcula los picosegundos de “Gravedad de dilatación del tiempo” que acaba de hacer. EXACTAMENTE.

El espacio está comprimido en un campo gravitacional. Personalmente, llego al extremo de decir que la masa gravitacional en sí misma está comprimida, pero soy de una opinión disidente y podría estar equivocado.

La figura que se ve de los embudos de gravedad en realidad tiene un alcance muy limitado y está abierta a una gran cantidad de malas interpretaciones. Al final, su única aplicación real es mostrar cómo la luz, que no tiene masa, parecerá doblarse en un campo gravitacional.

Es principalmente la compresión del tiempo lo que causa el campo gravitacional.

Cuando su camino se desvía hacia la izquierda, su lado izquierdo debe moverse más lentamente que su lado derecho. Del mismo modo, cuando el tiempo se mueve más lento cerca de una masa, los caminos giran hacia esa masa.