Si estuvieras en una nave espacial que orbitaba la Tierra a la velocidad de la luz, ¿qué verías y cómo te verían las personas en la Tierra?

Permíteme interpretar tu pregunta de la siguiente manera: tienes una nave espacial que se mueve en un círculo alrededor de la Tierra y se mueve al 99,99% de la velocidad de la luz.

(Hago esos cambios porque los objetos no pueden moverse a la velocidad de la luz a menos que tengan energía infinita, y porque al 99.99% de la velocidad de la luz estarían más allá de la velocidad de escape, así que supongo que la nave espacial usa propulsores para moverse en una órbita circular)

En cualquier momento, podemos suponer, a los efectos de su pregunta, que durante un breve intervalo de tiempo la nave se mueve en una línea recta instantánea (pero muy corta). (Dicho de otra manera, estoy aproximando un círculo por un polígono con una gran cantidad de lados; esto se hace con frecuencia en los cálculos de relatividad).

Entonces, todas sus respuestas se pueden calcular utilizando una relatividad especial. En el marco de la nave espacial, la Tierra se aplana en un disco y su tiempo se mueve lentamente. En el marco de la Tierra, la nave espacial se aplana en un disco y su tiempo se mueve lentamente. Llamemos al marco de Lorentz que se mueve con la nave espacial en este marco de tiempo 1.

Un cuarto de ciclo más tarde, la nave espacial ya no está en reposo en el cuadro 1 . Llamemos al nuevo marco marco 2 . Desde el marco 2 de la nave espacial (se ha acelerado para cambiar de dirección), la Tierra se aplana nuevamente, pero en una dirección perpendicular a la primera. La tierra no está cambiando. No hay paradoja, como explicaré a continuación (en mi larga cita de mi nuevo libro). Si cambia su marco de referencia a uno nuevo, espera un resultado diferente.

Piénselo de esta manera: el marco adecuado de la nave cambia constantemente. Al principio era el cuadro 1 ; entonces fue el cuadro 2 . Los valores de velocidad y grosor y velocidades de reloj son diferentes en los dos cuadros. En el marco original, la nave estaba en reposo y la Tierra se movía hacia atrás. Una vez que la nave se ha ¼ de vuelta alrededor de la Tierra, su marco apropiado es un marco de Lorentz diferente. Si ahora usa ese nuevo marco de Lorentz para todos sus cálculos, entonces la Tierra todavía se está moviendo, al 99.99% de la velocidad de la luz, pero en una dirección perpendicular a la velocidad de la Tierra en el marco 1 . Por supuesto, la Tierra no aceleró; simplemente decidió cambiar su marco de referencia.

Creo que una cita de mi nuevo libro ayudaría. (Perdóname por citar tanto mi libro, pero puse mucho esfuerzo en escribir lo que espero sean ejemplos claros en ese libro que aclaren estas preguntas, y lo mejor que puedo hacer es citar el libro).

—— comienzo de una larga cita de Now: The Physics of Time——

¿Cuál es tu velocidad actual? No lea con anticipación hasta que haya encontrado una respuesta a esa pregunta. No te molestes en adivinar mis intenciones; son benignos Solo responde la pregunta. ¿Cuál es tu velocidad actual?

¿Dijiste “cero” porque estás sentado quieto? Puede decir cero incluso si está sentado en un avión volando a 39,000 pies. El letrero del cinturón de seguridad está encendido y se le ha indicado que no se mueva. Como no te estás moviendo, tu velocidad debe ser cero.

¿O dijiste “550 mph”, ya que esa es la velocidad del avión? O tal vez estás leyendo este libro en un bote lento en la desembocadura del Amazonas y dijiste “1,000 mph”, ya que esa es la velocidad de rotación de la Tierra en el ecuador (24,000 millas alrededor en 24 horas). Tal vez conoces suficiente astronomía como para incluir la velocidad de la Tierra alrededor del sol y decir “18 millas por segundo”. Si usaste la velocidad del sol alrededor de la Vía Láctea, y la velocidad de la Vía Láctea a través del universo (definido por la radiación cósmica de microondas), podría haber respondido “un millón de millas por hora”.

¿Qué respuesta es la correcta? Por supuesto que todos lo son. Su velocidad depende de la plataforma que use como referencia, lo que los físicos llaman el marco de referencia . El marco de referencia podría ser el suelo, un avión, el núcleo de la Tierra, el sol o el cosmos. O cualquier cosa en el medio. Mientras vuela en el avión, ¿no está de acuerdo con alguien en el suelo acerca de su velocidad? No, tal desacuerdo es una tontería. Ambos saben que están en reposo con respecto al avión y se mueven a 550 mph con respecto al suelo. Ambas respuestas son correctas.

La nueva característica sorprendente de la relatividad es que no solo la velocidad, sino el tiempo en sí mismo, dependen del marco de referencia. El tiempo universal que aprendiste de tus padres y maestros no existe. No solo obtendrá diferentes tiempos según el marco de referencia que elija: tierra, avión, tierra, sol o cosmos, sino que obtendrá diferentes tasas de tiempo. Eso significa que el tiempo entre dos eventos, dos tics en su reloj, no es universal, sino que depende del marco que elija.

Si ha visto otros libros populares sobre relatividad, probablemente haya leído que diferentes observadores, moviéndose a diferentes velocidades, “no están de acuerdo”. Eso no tiene sentido. Aunque algunos de los mejores físicos del mundo usan esas palabras, saben que no son ciertas. (Revelación completa: yo también caí en esa trampa en uno de mis primeros trabajos sobre relatividad. Pensé que era una forma útil de enseñar el tema. Me equivoqué).

Las declaraciones acerca de que los observadores no están de acuerdo han causado más confusión y tartamudean más personas en su estudio de la relatividad que cualquier dificultad matemática. Los observadores en relatividad no están de acuerdo solo en la medida en que también estarían en desacuerdo sobre la velocidad de alguien que vuela en un avión. Todos saben que la velocidad es relativa, y el número depende del marco de referencia, y ellos (si han estudiado la relatividad) saben que lo mismo es cierto para el tiempo. La gloria de la relatividad es que todos en todas partes están de acuerdo .

Quizás cuando te pregunté tu velocidad, asumiste que era una pregunta capciosa y te negaste a responder. ¿Pensaste para ti mismo, con respecto a qué ? Eso también está bien. Adivinaste correctamente a dónde iba.

Específicamente, Einstein demostró que el momento en que ocurre un evento depende del marco de referencia: tierra, avión, tierra, sol o cosmos. Los tiempos serán diferentes. Para velocidades lentas (es decir, un millón de millas por hora o menos), esa diferencia será pequeña, pero serán diferentes. Cuando los cuadros se mueven rápidamente, es decir, cerca de la velocidad de la luz, los tiempos comienzan a diferir en grandes cantidades. Las ecuaciones de tiempo en diferentes marcos de referencia no son difíciles; son solo fórmulas algebraicas que involucran cuadrados y raíces cuadradas. Les doy en el Apéndice 1.

Consideremos un ejemplo numérico. Suponga que está en una nave espacial que se mueve al 97 por ciento de la velocidad de la luz, con respecto a la Tierra. Comenzamos con intervalos de tiempo porque tienen una fórmula particularmente simple. En el marco de la nave espacial, el intervalo de tiempo entre las celebraciones de tu cumpleaños es de un año. En el marco de la Tierra, el intervalo de tiempo entre esos mismos dos cumpleaños no es un año sino solo tres meses. Te mostraré cómo hacer los cálculos en un momento.

Esto es lo que diría un observador reflexivo en la Tierra: “El intervalo de tiempo entre las dos fiestas de cumpleaños (los dos eventos) fue de tres meses en el marco de la Tierra y un año en el marco del cohete”. El observador en el cohete diría exactamente las mismas palabras Los observadores no están en desacuerdo sobre los intervalos de tiempo más de lo que están en desacuerdo sobre las velocidades. ¿En qué marco estás, tú mismo? Esa es una pregunta capciosa. Responde de todos modos.

Estás en todos los marcos. Los marcos son solo cosas usadas como referencia; elige el que quieras. Si tiene una velocidad cero en uno de esos cuadros (por ejemplo, está sentado en un avión), entonces llamamos a ese cuadro su cuadro adecuado . En el marco adecuado del sol (en el que está en reposo), tiene una velocidad de 18 millas por segundo, que se mueve en un año.

Puede estar confundido sobre este tema si ha leído otros libros sobre la dilatación del tiempo, con explicaciones como “un reloj en movimiento parece estar funcionando más lentamente que el suyo”. Sí, pero esa no es toda la verdad. No solo parece estar marcando más lentamente, sino que está marcando más lentamente, medido en su marco adecuado. En su propio marco adecuado, funciona más rápido que en el tuyo. Esto no es un conflicto o un desacuerdo, como tampoco lo fue la velocidad de la persona en el avión (¿0 o 550 mph?). Todos los observadores lo saben; Todos los observadores están de acuerdo.

—— final de una larga cita de Now: The Physics of Time——

Aunque para nosotros, la velocidad de la luz parece realmente lenta, la luz en sí misma básicamente no experimenta nada. Para un fotón, el tiempo entre su creación y su destrucción es [matemático] 0 [/ matemático] segundos, sin importar si pasó de la bombilla de luz de su corredor a usted o si proviene de otra galaxia. Cuando aceleras las cosas a velocidades cercanas a la luz, el tiempo se ralentiza. Básicamente, puede enviar una fruta a Andrómeda si va a [matemática] 99.99 \% [/ matemática] la velocidad de la luz, y será tan fresca como [matemática] 2 [/ matemática] segundos atrás.

Básicamente, no tienes tiempo para ver nada, pero si tuvieras tiempo para experimentar algo, creo que verías esto:

En realidad, hay un video genial de Vsauce sobre eso.

Una nave espacial no puede viajar a la velocidad de la luz, ni ningún objeto que tenga masa en reposo.

Una nave espacial podría viajar a casi la velocidad de la luz, digamos el 99.9999% de la velocidad de la luz. A tal velocidad, iría mucho más rápido que la velocidad de escape de la Tierra, por lo que no orbitaría el planeta. Se deslizaría en el pasado, y para todos los efectos sería invisible porque estaría dentro y fuera de cualquier campo de visión posible en unos pocos microsegundos. Si tuviera una cámara ultrarrápida y supiera exactamente dónde apuntarla, podría capturar un solo cuadro borroso.

Del mismo modo, las personas en la nave tendrían dificultades para ver la Tierra o cualquier otro planeta mientras la pasaban, porque entraría y saldría de su campo de visión muy rápidamente. Una vez que hubieran pasado el planeta, al menos podrían mirar hacia atrás y verlo menguar en la distancia detrás de ellos.

Debido a las velocidades relativas, la luz que viaja desde la nave al planeta o viceversa se desplazaría drásticamente en azul durante el acercamiento y se desplazaría drásticamente en rojo durante la partida. Esto dependería de la velocidad real involucrada, pero durante el acercamiento, la luz del otro objeto podría desplazarse hacia el rango ultravioleta, ¡o incluso a los rayos X! A la salida, podría reducirse al infrarrojo, o incluso descender hasta las microondas. Esto, obviamente, afectaría su observabilidad.

Cuando le preguntas a un hipotético en física y contradice la física conocida, eso significa que tenemos que reemplazar la física conocida con ficción … y luego, por supuesto, todo vale.

¿Pero no es esa la DESCRIPCIÓN DE TRABAJO de un físico teórico? empujar los bordes a veces borrosos de la “física conocida” en busca de algo “Mejor” … que alguien más haya considerado Ficción?

Heck, tengo un viejo libro sobre iluminación … tiene una gran sección sobre el éter … En un momento, esto fue “Física conocida” … su existencia ayudó en la solución de algunas ecuaciones (insensible, intocable, pero generalizado …)

Alguien, algún día, puede agrupar “Dark Matter” en el mismo contenedor de polvo que actualmente contiene el Aether … quién sabe. (Yo no)

Tienes a alguien que se preguntaba qué “vería” una persona cerca de la velocidad de la luz … nadie respondió con nada significativo (cualquier objeto para ver se iría demasiado rápido) Así que lo modificó para tener 2 objetos a la velocidad de la luz … otra vez, sin respuesta porque … bueno, uno con respecto al otro, estaban en reposo (?)

Entonces bien.

qué tal si.

1 punto en reposo, un punto en órbita … así que estás viendo lo mismo, pero tu velocidad lo supera en 1C. Perdóname. 0.99999999… C

Hace uso de “términos familiares” como Nave espacial y Tierra

Y sin embargo, NADIE responde a la pregunta, te equivocas con respecto a la velocidad de escape y la aceleración a través de una curva … vamos píos, esto … Imaginación … es tu pan de cada día

Einstein teorizó la luz curva imaginándose a sí mismo en un ascensor en el espacio, con un agujero en un lado para dejar entrar la luz.

Su respuesta al OP es como decirle a Einstein que se calle porque no hay ascensores en el espacio y, además, si hubiera uno, todo el aire habría salido disparado del agujero, matándolo.

Como muchos han notado, esta es una pregunta difícil, porque la materia no puede viajar a la velocidad de la luz. Pero supongamos que encuentra una manera de hacer que eso suceda sin desintegrarse. Manteniéndolo tan simple como puedo: no verías nada. El tiempo no pasa a la velocidad de la luz. Entonces sería incapaz de ver nada, ya que la percepción requiere tiempo. Desde nuestra perspectiva, literalmente no tendrías longitud, lo que sería realmente extraño. Una vez más, suponiendo que no haya desintegración, las partículas en su cuerpo todavía tendrían carga, y no estoy seguro de cómo las partículas cargadas con masa cero interactuarían con los fotones.

Una nave de cualquier tipo que rodeara la Tierra en cualquier cosa que se acercara a la mitad de la velocidad de la luz no estaría en órbita. Se requeriría una aceleración constante y extrema para mantener una trayectoria circular, y la gravedad de la Tierra es obviamente demasiado débil para eso. Si alguna vez derramó su bebida en un automóvil porque el conductor dio un giro brusco, fuerzas similares estarían en juego, pero constantemente y en un orden de magnitud millones de veces eso. No te preocupes por sus bebidas aquí. Los viajeros mismos serían derramados sobre las paredes de la nave, para que no vieran nada. La nave en sí misma se convertiría en átomos. Nadie en la Tierra vería nada entonces tampoco. No tengo la inclinación de buscar los cálculos necesarios para poner un número en la fuerza g en tal nave circular, pero intuitivamente sé que sería irresistible.

Se me ocurre algo más que hace que este ejercicio mental sea aún más difícil. Normalmente, el límite de velocidad cósmica sería c, pero si uno intenta viajar en un camino curvo, la cantidad de energía requerida para hacerlo es increíblemente más alta que el viaje unidireccional. Habría una fuerza ag debido a la acción centrífuga. Es muy probable que la fuerza g a una velocidad tan alta sea mayor que la fuerza g ejercida por un agujero negro. Por lo tanto, la luz no podría escapar de la nave. Creo que algunos efectos relativistas entrarían en juego aquí que evitarían que se logre tal aceleración. Nuevamente, mi pensamiento es intuitivo. No tengo pruebas, pero parece que causar una aceleración mayor que la velocidad de escape de la luz, también sería una violación del límite de velocidad cósmica. Las energías parecerían estar intentando curvar el espacio mismo. Esa cantidad de energía que se gasta tan cerca de la Tierra (supongo que te refieres a más cerca que la Luna) podría incluso hacer algunas cosas extrañas, no muy agradables, a la Tierra. Eso es pura especulación de mi parte.

En cualquier caso, el concepto de que posiblemente haya un límite de velocidad cósmica reducido para los objetos que intentan viajar en un camino curvo me parece interesante. Eso podría hacer una pregunta interesante.

Es completamente posible, a pesar de lo que puedan afirmar los psicófagos. Hay barreras que cruzar, como la aceleración a la velocidad de la luz para cualquier cosa con masa, pero esto se puede contrarrestar electromagnéticamente, es lo mismo que la forma en que el vuelo se consideraba imposible antes que los hermanos Wright.

Si se alcanzara dicha velocidad, todo el movimiento alrededor de la posición se aceleraría extremadamente. En cierto modo, cuanto más se acerca a la velocidad de la luz, más quieto se vuelve y todo a su alrededor se mantendrá en movimiento. En un segundo verías pasar eones, aunque dudo que la percepción todavía se sienta igual.

El universo funciona en ecuaciones mucho más simples de lo que la ciencia presenta ahora. Si nos volvemos expertos en manipular el mismo efecto que la gravedad tiene sobre la materia, podemos contrarrestarlo y, como tal, el momento y la masa pueden ser manipulados, haciendo posible un viaje más rápido que la luz. Tenga en cuenta que los movimientos más allá de la velocidad de la luz ya existen dentro del átomo. Hay una vibración parpadeante allí que es insondablemente más rápida.

Serías una mancha en el piso de una nave espacial en desintegración. Uno no puede orbitar la Tierra a la velocidad de la luz porque sería azotado en una tangente casi en línea recta a la velocidad de la luz. Y si de alguna manera lo lograste y la nave logró mantenerse en una sola pieza, las fuerzas por sí solas te aplastarían hasta una mancha gruesa de átomos.

Ahora, una nave espacial que deja la Tierra a la velocidad de la luz es otra caldera de peces.

Si estaba en una nave espacial en (o justo debajo, según otras respuestas, ¡a la velocidad de la luz es energía infinita si tiene masa!) La velocidad de la luz, el tiempo para usted se detiene en relación con las personas en la tierra, o tan cerca de es que es casi lo mismo. Creo que la gente de la tierra no te vería, ¡no estoy seguro de qué efecto tiene una masa cercana a la velocidad de la luz en el múltiple espacio-tiempo!

En primer lugar, la velocidad de la luz está muy lejos de ser alcanzada por nosotros. Y si estás hablando de algo extraterrestre de lo que podrían haberlo logrado, entonces, llegando al punto en que una nave espacial (de extraterrestres) orbitaba la Tierra a una velocidad de la luz, las personas en la Tierra podrían haber visto un ‘anillo de rayos’ en el cielo (de mi futuro). Y obviamente desde el espacio podría haber sido visto en su estado original, pero la gente en la tierra lo verá como un anillo.

Y las personas en esa nave espacial podrían tener algún efecto diferente. Deberían haber visto una esfera giratoria con una velocidad fabulosa, pero dado que giraban a la velocidad de la luz, pudieron haber visto el cambio en la tierra (girando). Es posible que hayan pasado muchas generaciones y que se hayan representado cambios en la tierra.

Claramente, ellos (la gente de la nave espacial) viajaban en el futuro y más allá de eso. A partir de la gente de la tierra, solo verán el anillo.

Esta respuesta es mi pensamiento, la física no se considera tanto.