¿Cuál es la mejor y más simple explicación para la teoría especial de la relatividad?

Todo el movimiento se observa y se mide con referencia a un marco de referencia. Primero, todos pensamos que hay un marco de referencia absoluto con respecto al cual se puede describir todo movimiento. Einstein mostró que no hay un marco de referencia preferido. La segunda es la premisa de que la velocidad de la luz es constante independientemente del marco de referencia. Estas dos premisas conducen al hecho de que el tiempo no es absoluto como se pensó anteriormente y es relativo a un marco de referencia. Entonces el tiempo es otra dimensión similar a la longitud.

Todas las conclusiones que surgen de la relatividad se deben a las premisas anteriores. Las conclusiones principales son: el tiempo y la duración se dilatan o contraen, la masa y la energía son manifestaciones de la misma entidad física (E = mC ^ 2) y el límite superior de la velocidad es la velocidad de la luz.

Si bien las matemáticas para llegar a estas conclusiones pueden no ser simples, los principios básicos son muy simples y audaces.

La relatividad se refiere a la naturaleza de experimentar o medir eventos en una posición y tiempo particulares, cuando el observador no acelera, es decir, en un marco de referencia inercial. También se refiere a la transformación de las mediciones realizadas en un marco de referencia de modo que se adapte a otros marcos de referencia.

La naturaleza de las mediciones realizadas en diferentes marcos difieren. Ejemplo: si va en un automóvil no acelerado que se mueve a una velocidad constante, digamos 20 m / s, mediría la velocidad de un árbol (estacionario con respecto a la tierra, por supuesto) como 20 m / s, opuesto a la dirección del desplazamiento y la velocidad del automóvil o -20 m / s … pero, digamos que su amigo está parado al costado de la carretera y usted le dijo (por teléfono) que el árbol se movía a una velocidad de 20 m / s él ‘ te llamaría idiota … para evitar esto tendrás que transformar tu medida teniendo en cuenta el hecho de que te estás moviendo a una velocidad constante y decirle a tu amigo.

Aquí viene la matemática:

La velocidad del árbol con respecto a la tierra (o su amigo, ya que es estacionario con respecto a la tierra) es igual a la suma de la velocidad de su automóvil con respecto a la tierra y la velocidad del árbol con respecto a usted y su automóvil.

[matemáticas] V = 20 + (-20) = 0 [/ matemáticas]

Es decir, el árbol es estacionario con respecto a tu amigo.

La relación que utilizamos anteriormente es intuitiva y es la transformación galileana, esto funciona bastante bien para velocidades subluminales, es decir, una velocidad mucho menor que la velocidad de la luz, que es 299,792,458 m / s.

Ahora, cuando vamos a velocidades comparables a la de la luz, comienza el problema y tenemos que usar la teoría especial de la relatividad ahora (es “especial” porque solo se aplica a los marcos de referencia inerciales).

Einstein demostró que hay una transformación análoga a Galilea para velocidades comparables a la luz, se llaman transformaciones de Lorentz (HALorentz primero derivó las ecuaciones) y también vio que si estas ecuaciones eran verdaderas, entonces el espacio y el tiempo estaban enredados, es decir, el tiempo transcurrido entre dos eventos depende de qué tan separados se produzcan. Y también observó que no hay un “tiempo universal” (el tiempo fluye a la misma velocidad en todas partes del universo) como lo postuló Newton, pero hay un tiempo relativo que difiere del observador observar en el espacio y el movimiento relativo puede cambiar la velocidad a la que fluye el tiempo para cada persona.

Estos fueron corolarios de solo dos postulados que suenan bastante simples.

  1. Las leyes de la naturaleza prefieren ningún marco de referencia inercial, es decir, las leyes de la física son las mismas y son válidas en todos los marcos de referencia inerciales.
  2. La velocidad de la luz en el vacío tiene el mismo valor c , es decir, 299,792,458 m / s en todas las direcciones y en todos los marcos de referencia inerciales.

Para transformar las mediciones realizadas en un cuadro a otro para evitar confusiones, hemos tenido en cuenta la tasa relativa de flujo de tiempo entre los dos cuadros utilizando transformaciones de Lorentz.

Espero que esto ayude.

A2A

La relatividad especial no se puede simplificar en ningún caso, sin importar cuán simple se vea la teoría, especialmente si desea que sea el mejor de los casos.

Si quieres una respuesta detallada, tendré que copiar y pegar todo aquí. Entonces, este enlace puede darle una explicación muy aproximada del concepto.

La respuesta de Rohan Anantha Krishna a Si Einstein descubrió la relatividad, ¿cómo lo demostró en ese momento (ver descripción)?

También lea los comentarios en él. He dado un detalle más profundo de cómo la teoría llegó a buen término.

Aquí hay una respuesta muy corta. Hay 4 dimensiones del espacio-tiempo (3 del espacio y 1 del tiempo), las leyes de la física son igualmente válidas en todos los marcos de referencia inerciales (es decir, los marcos de referencia que no se están acelerando), y todos los observadores dentro de cualquier marco de referencia inercial estarán de acuerdo en Valor constante de la velocidad de la luz en el vacío. Para que esto sea cierto, la longitud se contraerá y el tiempo parecerá moverse más lentamente en un marco de referencia que acelera un observador que está en reposo en su marco de referencia. Como consecuencia de todo esto, las leyes de la física sobre cinemática, fuerzas y dinámicas, impulso y energía se modifican. Esta es una explicación muy rápida y no muy detallada. Si desea más detalles, hágamelo saber.

El principio de relatividad de Newton, que el movimiento era solo relativo, desbloqueó las leyes del movimiento en nuestro universo de relojería. Antes de Newton, la gente creía que te movías en el espacio o no te movías. Su principio de relatividad mostró que el movimiento es solo relativo a algún marco de referencia preferido, como su habitación, que en realidad gira alrededor de la tierra, alrededor del sol y a través de la galaxia. El universo no parece exhibir ninguna preferencia sobre lo que se detiene y lo que se mueve, pero más tarde se descubrió que no todo es relativo y que la velocidad de la luz se mide de la misma manera, independientemente del movimiento. Para dar cuenta de esta inconsistencia, Einstein eliminó las nociones de tiempo absoluto, velocidad, distancia y masa. La relatividad especial expuso las consecuencias matemáticas del bazar de considerar la evidencia experimental del movimiento relativo y la velocidad constante de la luz al mismo tiempo para un solo observador. Teniendo en cuenta las consecuencias matemáticas de la evidencia empírica demostró que un viajero debe experimentar menos tiempo que aquellos que se quedan en casa y, sorprendentemente, que la materia y la energía deben estar relacionadas por e = m * c ^ 2.

Una visión simple de relativamente se puede entender desde la perspectiva de cómo se construyen el espacio y el tiempo en lugar de cómo se descubrió la relatividad. Pensamos que el espacio y el tiempo existen a priori y que el universo existe en una arena de espacio y tiempo. Pero la evidencia sugiere a algunos físicos, incluido yo mismo, que el espacio y el tiempo están restringidos por eventos o interacciones que pueden considerarse como fotones de luz intercambiados entre la materia participante en nuestro mundo, creando una estructura de espacio y tiempo. Esta visión hace que lo que de otro modo sería muy extraño, evidente.

Pensamos que el tiempo es independiente del espacio, sin embargo, en un sentido muy real, el espacio es tiempo a la velocidad de la luz. Algo de este espacio lo vemos como distancia, excepto el espacio dentro de los átomos que no vemos. Los átomos son pequeños por fuera pero resultan tener una dimensión interna. La luz es realmente el retraso en el tiempo antes de que un evento pueda afectar a otro. Cuando la luz viaja fuera de los átomos, su tiempo a la velocidad de la luz exhibe la distancia espacial, lo llamamos espacio-tiempo. Cuando la luz viaja por el espacio dentro de los átomos, exhibe la hora local como un retraso en un lugar. El espacio y el tiempo están relacionados por una velocidad constante y ligera, lo que sugiere que en realidad son lo mismo en diferentes unidades. Esto es difícil de creer porque experimentamos el espacio y el tiempo de manera muy diferente, fuera y dentro de los átomos.

Vemos la velocidad de la luz como constante porque representa la velocidad local de la acción lógica cuántica que permite que una cosa afecte a otra. Desde nuestros relojes, la química del cuerpo y la mente están sincronizados por la velocidad local de los efectos cuánticos localmente. Nunca podríamos notar si fue más rápido o más lento en comparación con alguna otra localidad sin ver cómo se compararon nuestros relojes.

Los ordenamientos de las acciones lógicas cuánticas corresponden a los ordenamientos del espacio y el tiempo. Nuestro mundo es sensible porque las causas siempre vienen antes que los efectos. Si un efecto pudiera pasar por alto los ordenamientos del espacio-tiempo, podrías llegar a algún lugar antes de que te vean venir. Tendría que romper las telas de los pedidos de espacio-tiempo para llegar allí antes de que llegue la luz. Para que nuestro mundo sea sensible, debe ser que no se puede superar la velocidad de la luz. Si el espacio es en sí mismo un ordenamiento lógico cuántico y no hay nada en este mundo que no sea un ordenamiento lógico cuántico, entonces podemos esperar que nuestro mundo esté ordenado. La evidencia está de acuerdo.

Esto apoya la noción de que el espacio es tiempo. Si viaja un año ligero, se deduce que pasó al menos un año para aquellos que no viajaron para que no lo vean venir después de su llegada. Al mismo tiempo, no hay nada que te impida llegar tan rápido como quieras con tu reloj si aceleras lo suficiente. Según Einstein, si viaja un año luz a una velocidad relativa de velocidad de luz de 0.999999, llegaría en medio día por su reloj, pero un año y un día serían para aquellos que se quedaron en casa.

La relatividad especial de Newton y Einstein coincidiría en cuánta energía se necesitaba para llegar allí en medio día, pero Newton calcularía que su velocidad ha sido 707 veces la velocidad de la luz. Einstein podría protestar porque no puede exceder la velocidad de la luz y cometió un error al mezclar los marcos de referencia de la tierra y el viajero que hace ese cálculo. No puede mezclar marcos de referencia de acuerdo con las reglas de la relatividad especial, pero Newton no sabía nada mejor y podría ponerse del lado de Newton, viajó un año luz en medio día, mucho más rápido que la luz.

Esa relatividad especial calcula que las cosas se vuelven más cortas o más pesadas es principalmente un mecanismo para hacer que las matemáticas sean nuestro derecho. Nada cambia realmente excepto la discrepancia en el tiempo.

La relatividad especial postula que la velocidad de la luz es constante localmente. La velocidad de la luz no es constante a nivel mundial, solo se mide a nivel local constante. Si su tiempo es más lento que el mío, entonces su luz debe ser más lenta que la mía ya que ambos medimos el mismo tiempo para que la luz pase nuestra propia regla. La regla no cambia de longitud dependiendo de quién está mirando, la velocidad de la luz es relativamente diferente.

La masa no aumenta realmente, como sugieren las ecuaciones de la relatividad especial, pero teniendo en cuenta la velocidad relativa de Einstein en lugar de la velocidad adecuada de Newton, parece más difícil alcanzar más velocidad a medida que se acerca la velocidad de la luz. Teniendo en cuenta que la masa ha aumentado, los números salen iguales usando la velocidad relativa de Einsteins y la masa relativa que obtendrías si usaras la velocidad de Newton y la masa en reposo. Puede ser engañoso considerar cambios relativos en masa y distancia manteniendo la ilusión de que la velocidad de la luz es realmente la misma en todas partes. No lo es.

La hora local puede ser diferente relativamente e independiente por la distancia sobre la velocidad de la luz. No hay reloj absoluto global. Las ecuaciones de la relatividad especial son bastante útiles solo cuando se considera un solo marco de referencia. Mezclar marcos de referencia usando las ecuaciones de relatividad especial da respuestas incorrectas. En el mundo real en situaciones reales, los marcos de referencia se mezclan. Desde la perspectiva del viajero, las leyes de Newton funcionan perfectamente, excepto que cuando llegan a su destino es más tarde de lo que podrían esperar.

Para comprender cómo funcionan realmente las cosas, considere múltiples marcos de referencia de observadores, debe pensar fuera de la caja de la relatividad especial. Consulte mi Hoja de Google de Relatividad Especial para ver la relación de la distancia adecuada en reposo y el tiempo adecuado para el viajero en relación con la velocidad relativa y la distancia relativa de Einstein.

En el lenguaje más simple

La teoría especial de la relatividad es una teoría que describe la estructura del espacio-tiempo. Cómo se compone, así como su naturaleza elástica, como la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo. Para describir la deformación en el espacio-tiempo requerimos una matriz llamada matriz lorentz.

La teoría general de la relatividad describe cómo la masa de un objeto (hay 256 cantidades de calidad) curva este espacio, así como el movimiento de ese objeto a través del espacio-tiempo y finalmente descubrimos que la gravitación no es una fuerza sino una manifestación del espacio-tiempo.

En 1905, Albert Einstein determinó que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que no aceleran, y que la velocidad de la luz en el vacío era independiente del movimiento de todos los observadores. Esta fue la teoría de la relatividad especial. Introdujo un nuevo marco para toda la física y propuso nuevos conceptos de espacio y tiempo.

Einstein luego pasó 10 años tratando de incluir la aceleración en la teoría y publicó su teoría de la relatividad general en 1915. En ella, determinó que los objetos masivos causan una distorsión en el espacio-tiempo, que se siente como la gravedad.

La explicación más fácil que puedo ofrecer es reducirlo a solo su primer postulado. No hay forma de saber en qué dirección se está moviendo, o qué tan rápido, midiendo las “leyes de la física” dentro de su laboratorio.

Esto incluye la velocidad de la luz. Desde este inicio simple, puede llegar directamente a la dilatación del tiempo: dilatación del tiempo – Wikipedia … luego a la contracción longitudinal (gire esos espejos para que estén perpendiculares a la línea de movimiento).

En palabras simples, cuando un objeto se mueve con cierta velocidad ‘v’ con respecto a otro, la masa y el tiempo medidos por él difieren de lo que se mide por objeto estacionario dado dividiendo las observaciones de uno por el factor 1 / sqrt (1-v cuadrado / c cuadrado), donde ‘c’ es la velocidad de la luz.

Establece que: 1 luz es constante absoluta y su valor permanece igual en todos los marcos inerciales

2 leyes fundamentales de la naturaleza permanecen iguales en todos los marcos

En palabras simples, dice que nada es absoluto en el universo, pero todo es relativo.

La teoría de la relatividad especial explica cómo se vinculan el espacio y el tiempo para los objetos que se mueven a una velocidad constante en línea recta. Uno de sus aspectos más famosos se refiere a los objetos que se mueven a la velocidad de la luz.

En pocas palabras, cuando un objeto se acerca a la velocidad de la luz, su masa se vuelve infinita y no puede ir más rápido que los viajes de la luz. Este límite de velocidad cósmica ha sido un tema de mucha discusión en física e incluso en ciencia ficción, ya que la gente piensa en cómo viajar a través de grandes distancias.

La teoría especial de la relatividad [STR] se puede establecer en 2 leyes ……

1 … ley de equivalencia

2 … ley de consistencia de la velocidad de la luz

La primera ley es que todas las leyes en física funcionan perfectamente en todos los marcos inerciales

Los cuadros inerciales son aquellos que no están acelerando … moviéndose con velocidad constante

La segunda ley es que la velocidad de la luz permanece constante sin importar cuál sea el marco

No pretendo que mi blog sea la mejor explicación para la Relatividad Especial. Sin embargo, he recibido comentarios de que es simple. Puedes leerlo en el siguiente enlace.

Teoría especial de la relatividad: una visión simple

Estas palabras fueron dichas por el propio Einstein (supongo)
“Cuando estás enamorado, cada hora parece pasar como un segundo,
Pero cuando estás sentado en una cocina caliente (no recuerdo la palabra exacta) cada segundo parece pasar como una hora ”
¡Eso es relatividad!

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