Si un objeto en la superficie de un planeta se acelera según el principio de equivalencia, ¿por qué no alcanza la velocidad de la luz?

Creo que los otros carteles, aunque en su mayoría son correctos, han entendido mal lo que estás preguntando. Las respuestas parecen ser principalmente sobre por qué no se puede alcanzar la velocidad de la luz, y eso es cierto. Pero usted está preguntando sobre el principio de equivalencia y el hecho de que mientras está sentado leyendo esto, según GR, está acelerando hacia arriba a aproximadamente 9.8 m / s ^ 2 y ha estado toda su vida. Entonces, ¿por qué no está alcanzando grandes velocidades (incluso si no es la velocidad de la luz)?

Pero el error en esto es la suposición de que la aceleración se trata de ganar velocidad en absoluto. Es algo natural de pensar, porque es el ejemplo más común de aceleración y el que generalmente enseñamos primero cuando presentamos el término. Pero no está completo. Esa es solo una forma en que se muestra la aceleración.

Un objeto que sigue una trayectoria curva, incluso a velocidad constante, también está acelerando. Probablemente esté familiarizado con esto en el caso del movimiento circular. Por ejemplo, en la gravitación clásica, diríamos que la luna se ha acelerado constantemente hacia la Tierra desde su primera formación (después de, creemos, una colisión importante en el sistema solar temprano). Está y ha estado acelerando, pero no ha ganado velocidad de esa manera.

Esto se debe a que la aceleración no se trata, en su sentido más profundo, de ganar velocidad, sino de seguir una trayectoria curva en el espacio-tiempo. Todo lo que se desvía del camino espacio-tiempo más recto posible se está acelerando, ya sea acelerando, desacelerando, curvando solo en el espacio o curvando en el espacio y el tiempo. Un objeto que gana velocidad está cambiando de un cuadro a otro, por lo que sigue una trayectoria curva en el espacio-tiempo y se está acelerando. Un objeto que sigue una trayectoria curva en el espacio también se está desviando de una línea más recta, por lo que se está acelerando. Y un objeto que se sienta en la superficie de la tierra está siendo alejado de su línea recta más recta en el espacio-tiempo (que seguiría en caída libre) y, por lo tanto, se está acelerando.

Aquí hay una foto para tratar de transmitir esto. Cada uno es un diagrama de espacio-tiempo, con tiempo hacia arriba y 2 dimensiones de espacio. En el primero tenemos un espacio-tiempo plano con un objeto que está ganando velocidad (moviéndose a través del espacio cada vez más a medida que pasa el tiempo). En el segundo también tenemos un espacio-tiempo plano, pero el objeto sigue un camino curvo a una velocidad más o menos constante (¡dado mi pobre dibujo a mano alzada!). Pero en el tercero tenemos un espacio-tiempo curvo y un objeto que permanece en un lugar. Parece una posición constante, hasta que la compara con las coordenadas curvas, en cuyo caso puede ver que no sigue la ruta de la “línea más recta” en estas coordenadas, sino que se aleja cada vez más de ella. Eso también es una aceleración.

Usted, sentado quieto en la superficie de la tierra, se aleja cada vez más del camino más recto en el espacio-tiempo. Estás acelerando Mientras lija “todavía”!

Porque ese objeto es estacionario en el marco de aceleración equivalente. El principio de equivalencia relaciona la atracción gravitacional con la aceleración absoluta, no con la aceleración relativa. Además, la reacción de la superficie terrestre en el cuerpo, que es de naturaleza electromagnética, no está incluida en ese marco. Finalmente, las leyes de la relatividad especial aún prevalecen localmente. Por lo tanto, un objeto masivo no puede alcanzar la velocidad de la luz.

Dos formas de responder esto.

En primer lugar, hay una velocidad máxima finita que acelera hacia un objeto en el espacio, representada por la “profundidad” de su pozo gravitacional. Esto es lo mismo que la velocidad de escape, la velocidad que necesitaría si se dispara hacia arriba para escapar bien de la gravedad. Si la velocidad de escape es la velocidad de la luz, entonces el objeto es un agujero negro. Dado que la masa mínima para un agujero negro es mayor que la masa de nuestro sol, y mucho menos los muchos soles más pequeños, ningún planeta puede tener una velocidad de escape igual a la velocidad de la luz.

Pero supongamos que consideramos los agujeros negros, donde se puede considerar que algo que cae alcanza la velocidad de la luz. Visto desde afuera, donde estamos, a medida que cae, se profundiza cada vez más en el colosal pozo de gravedad del Agujero Negro. Y mientras lo hace, el tiempo pasa cada vez más lento. Por lo tanto, en realidad nunca llega al Horizonte de eventos, el punto donde su velocidad alcanzaría la velocidad de la luz, como se ve desde nuestro marco de referencia. Se acerca cada vez más a esa velocidad, pero nunca la alcanza.

He tratado de explicar la razón Intuitivamente por qué no es posible una velocidad más rápida que la luz:

La respuesta de Ranveer a ¿Por qué no podemos viajar más rápido que la luz, en términos de lógica razonable (no una teoría o postulado)?

Espero eso ayude.

¿alguna vez has andado en bicicleta o algo así?

alcanzó una velocidad de 100 km / h después de t min

pero cuando lo aceleras más para ir a una velocidad de 200 km / h, necesitas acelerar para t + t ‘

El tiempo requerido para que su bicicleta alcance los 100 km / h desde 1 km / h es menos comparado con

Tiempo requerido para alcanzar 200 km / h desde 100 km / h

Siempre que apliques la misma aceleración.

Esto es porque

mayor es la velocidad mayor es su energía, lo que significa mayor inercia, por lo que la energía necesaria para acelerar más

A medida que te acercas a la velocidad de la luz

La energía se vuelve muy muy muy alta

Entonces es la inercia

Lo que significa que necesitabas una enorme cantidad de energía

Hablando matemáticamente que la energía es infinita

Entonces, nada en este universo puede proporcionar una cantidad infinita de energía, por lo tanto, las cosas no viajan con la velocidad de la luz

Por lo tanto, las partículas sin masa solo pueden moverse con la velocidad de la luz

More Interesting

¿Puede ser posible que los fotones no se muevan realmente a la velocidad de la luz, sino que son partes de un medio (como las moléculas de aire afectadas por una onda de sonido)?

¿La velocidad de la luz es realmente la máxima?

¿Cómo podemos diferenciar entre la velocidad de un objeto que se aleja de nosotros y el incremento de la distancia a un objeto debido a la expansión del espacio?

¿Por qué la velocidad de la luz es un valor tan exacto?

Si una nave espacial de 1 gramo moviéndose a 1/5 de la velocidad de la luz golpeara un planeta, ¿cuánto daño causaría?

¿Es posible viajar simplemente usando una fuente de luz para obtener el empuje requerido en el vacío?

¿Los procesos biológicos en el cuerpo de una persona se vuelven más lentos si viajan a una velocidad comparable a la de la luz?

¿Qué podemos ver pensar en un automóvil que va a la velocidad de la luz y parpadea los faros? Que podemos ver

Suponga que cruza el horizonte de eventos de un agujero negro supermasivo y tiene un amigo a las afueras del horizonte de eventos con un espejo. Si dispara un rayo de luz al espejo y mide cuánto tiempo tarda en regresar, ¿cómo será el resultado consistente con la velocidad constante de la luz?

Mientras viajo cerca de la velocidad de la luz y hago brillar una luz hacia adelante, ¿a qué velocidad viaja esa luz?

Si acelero una onda de sonido lo suficientemente rápido, ¿se volverá ligera?

Si un objeto pudiera viajar a la velocidad de la luz, ¿no se estaría moviendo a través del tiempo, y si fuera más rápido, comenzaría a retroceder en el tiempo?

Einstein dijo que la velocidad de la luz es siempre la misma en cualquier marco de referencia. Pero he sabido que la velocidad de la luz cambiará si pasa a través del medio denso. ¿Por qué tiene lugar?

A medida que el tiempo se ralentiza cuanto más se acerca a la velocidad de la luz, ¿hay teóricamente algo que se pueda hacer para acelerar el tiempo más rápido de lo que sería para un objeto en reposo?

¿Deberían arrojarse a la basura nuestras observaciones del universo?