¿Qué significa cuando alguien dice que el espacio es lo mismo que el tiempo? ¿Esta declaración tiene alguna influencia en la comunidad científica?

El espacio-tiempo no evoluciona, simplemente existe. Cuando examinamos un objeto particular desde el punto de vista de su representación espacio-temporal, cada partícula se ubica a lo largo de su línea mundial. Esta es una línea tipo espagueti que se extiende desde el pasado hasta el futuro y muestra la ubicación espacial de la partícula en cada instante en el tiempo. Esta línea mundial existe como un objeto completo que puede ser cortado aquí y allá para que pueda ver dónde se encuentra la partícula en el espacio en un instante particular. Una vez que determina la línea mundial completa de una partícula a partir de las fuerzas que actúan sobre ella, ha “resuelto” su historia completa. Esta línea mundial no cambia con el tiempo, sino que simplemente existe como un objeto atemporal. De manera similar, en la relatividad general, cuando resuelve ecuaciones para la forma del espacio-tiempo, esta forma no cambia en el tiempo, sino que existe como un objeto intemporal completo. Puede cortarlo aquí y allá para examinar cómo se ve la geometría del espacio en un instante en particular. Examinar segmentos consecutivos en el tiempo le permitirá ver si, por ejemplo, el universo se está expandiendo o no.

El espacio y el tiempo no son lo mismo, pero están relacionados. Resulta que cuánto “espacio” y cuánto “tiempo” hay depende de qué tan rápido te estés moviendo. Es decir, son relativos a su velocidad, que es de donde viene el nombre de “relatividad”.

Es posible que haya oído hablar de cosas como la “paradoja gemela”, que aparece una y otra vez en Quora, por ejemplo: ¿Tiene realmente sentido la paradoja gemela?

En la paradoja de los gemelos, un gemelo vuela lejos de la tierra y luego regresa. Cuando el gemelo saliente regresa, es más joven que la que se quedó en el planeta. ¿Por qué hay alguna diferencia en absoluto? ¿Y por qué el que se fue volando es el más joven, en lugar del mayor?

Quizás la mejor manera de decirlo es que en realidad no hay ni “espacio” ni “tiempo” sino una sola cosa unificada llamada “espacio-tiempo”. Los gemelos comienzan y terminan juntos, en la misma parte del espacio-tiempo.

El truco es que toman diferentes rutas a través del espacio-tiempo para llegar allí. El gemelo volador viajó más “espacio” (no como en “espacio exterior” sino como en “la distancia entre dos cosas”) mientras que el otro viajó más en “tiempo”.

En su propia perspectiva, “tiempo” simplemente se siente como “tiempo”. Pero resulta que qué partes del espacio-tiempo son realmente “espacio” y cuáles son “tiempo” resulta ser relativo a qué tan rápido se está moviendo. Cuando no estás viajando en absoluto en “espacio”, estás viajando solo en “tiempo”. Cuando te mueves a alta velocidad, viajas más en “espacio” y menos en “tiempo”.

Ninguno de los dos tiene más razón que el otro. Es solo cuando has llegado al mismo punto en el espacio-tiempo que incluso puedes hacer una comparación significativa de quién ha viajado y quién no. (Porque todo lo que acabo de decir solo se aplica a moverse a una velocidad constante. Para irse y volver, debe cambiar su velocidad).

La fórmula para calcular cuánto es “espacio” y cuánto es “tiempo” está dada por [math] \ sqrt {x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2- (ct) ^ 2} [/ math]. Eso puede parecer familiar como la fórmula pitagórica, con cuatro dimensiones. Excepto que uno de ellos está al revés: cuanto más largo es el tiempo, más pequeña * es la distancia total. Entonces, realmente es una fórmula de cuatro dimensiones, pero una dimensión es muy extraña: una “línea recta” es en realidad la distancia * más larga * entre dos puntos. Si comienzan juntos y terminan juntos, este número será el mismo, independientemente del camino que hayan tomado.

Y ahí es donde entra tu velocidad: la velocidad es [matemáticas] \ frac {\ sqrt {x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2}} {t} [/ matemáticas], es decir, solo la distancia dividida por el tiempo . Juntos, la distancia total de espacio-tiempo para los gemelos es la misma, pero debido a que tienen diferentes velocidades, tienen diferentes experiencias de cuánto es “espacio” y cuánto es “tiempo”.

Entonces, el espacio y el tiempo no son lo mismo, pero resulta que están estrechamente relacionados.

Imagine un enorme campo de partículas en el espacio, cada partícula tiene una posición que podemos describir usando un sistema de coordenadas euclidianas. Sin embargo, esta es una imagen estacionaria del espacio, aplique cálculo a la imagen con una variable independiente de tiempo, t, y luego las partículas toman vuelo y se ponen en movimiento. Cada partícula tiene una función única que determina su ubicación en cualquier momento dado. Esa partícula puede acelerarse, ralentizarse, detenerse o colisionar con otra partícula. Ahora el espacio-tiempo es como la colección de todas esas partículas y sus funciones de velocidad únicas. Dado que podemos parametrizar el espacio en algún tipo de sistema de coordenadas, basado en las trayectorias de las partículas, tenemos una colección de partículas que se balancean en el espacio, a veces se agregan en una ubicación y luego se dispersan, y a veces mantienen una distancia uniforme entre cada una partícula. Ahora tenga en cuenta la masa de cada partícula y aplique la física de Newton para determinar la gravedad de esa partícula. Esto ayudará a describir el movimiento de las otras partículas cercanas, cuya propia gravedad interactúa con esa partícula distinta para crear fuerza, que genera el movimiento de las partículas.
El espacio-tiempo es el espacio que contiene todas estas partículas y describe sus movimientos, agregación en puntos y desembolsos en otras áreas. La gravedad afecta el espacio-tiempo aplicando la fuerza que hace que las partículas en el espacio se muevan durante un período de tiempo determinado. Consideramos que el espacio-tiempo es diferente a la trayectoria que sigue una partícula durante un período de tiempo dado, en ese espacio-tiempo abarca los caminos que siguen las partículas a lo largo del tiempo, y esto es como un espacio que es continuamente diferenciable en todos los puntos normales. Los agujeros negros no son puntos normales, porque representan los puntos críticos de masa, o máximos locales, y la continuidad no está definida en esos lugares, lo que conduce a horizontes de eventos y objetos de masa infinita.
En general, el espacio-tiempo es la evolución continua del espacio a través del tiempo.

Para agregar a lo que Joshua Engel escribió:

Imagina que estás en un tren con una linterna. Brillas la luz hacia el techo; la luz rebota en el techo y te golpea en la cara. Eso está muy bien, excepto que este tren se está moviendo, por lo que la luz no solo sube y baja, sino que también avanza con el tren. Para el observador estacionario, hace algún tipo de patrón de triángulo.

Pero la velocidad de la luz es fija.

Para usted, la luz simplemente subía y bajaba, por lo que era una distancia más corta que la persona que estaba parada al costado de las vías. Pero si la velocidad es fija y la distancia cambia, entonces el tiempo que tomó también cambia …

Entonces, para ti en el tren, el tiempo se mueve más lento.

Si le gustan las matemáticas, puede escribir esto más formalmente, y también uno en el que brille una luz hacia la parte delantera del tren. Para cualquiera de los dos puntos, puede derivar un operador de un conjunto de 4 coordenadas oscuras a otro. Afortunadamente, este operador es lineal (es una matriz), y tiene algunas propiedades agradables (es auto adjunto, entre otras cosas), e incluso tiene el elegante nombre de transformación de Lorentz.

Transformación de Lorentz

Pero aquí es donde se complica, porque no podemos generalizar esto a cada punto fácilmente. Necesitará algo de geometría diferencial en este punto, y no estoy calificado para seguir hablando, así que me detendré.

En la física previa a la relatividad, el “espacio” era diferente para los viajeros que se movían entre sí, pero el “tiempo” era el mismo. Por ejemplo, si está sentado en un tren en movimiento, su “espacio” es el marco de referencia en movimiento: coloca un libro en el asiento de al lado y permanece quieto, “en reposo” en lo que a usted respecta incluso aunque ambos pueden estar viajando a 70 mph según lo visto por alguien en la estación.

Sin embargo, en física pre-relatividad se esperaba que si el viajero en el tren y el observador en la estación tuvieran relojes perfectos y sincronizados, estos permanecerían sincronizados. El espacio era relativo; el tiempo, sin embargo, fue absoluto.

Lo que la física de la relatividad nos enseña es que esto no es así; que cuando el viajero se mueve, su medida de tiempo también cambiará. Este cambio es imperceptible en la experiencia cotidiana, pero ciertamente medible por instrumentos, y se vuelve significativo para velocidades más cercanas a la velocidad de la luz.

Esta es, por supuesto, la esencia de la relatividad especial; Lo que Minkowski mostró unos años después de que Einstein desarrolló la teoría es que todo se vuelve especialmente significativo si tratamos el espacio y el tiempo como un sistema unificado de coordenadas. En este sistema, cambiar su velocidad equivale a una llamada rotación hiperbólica, que cambia las coordenadas de espacio y tiempo para el viajero en movimiento.

Por lo tanto, el espacio no es lo mismo que el tiempo, pero está unificado con el tiempo en un marco geométrico subyacente a la teoría de la relatividad. Lo cual es agradable, elegante, pero especialmente importante, las predicciones de la teoría concuerdan muy bien con el experimento, por lo que la teoría es ampliamente aceptada.

Bueno, para empezar … para hacerte feliz, nadie realmente entiende el verdadero significado del tiempo, el espacio y el universo. Sí, incluso los físicos con doctorado y otras cosas, no lo entienden del todo.

Desde el momento en que Einstein revolucionó la teoría de la gravedad, todo en física cambió. Nos dimos cuenta de que todo lo que pensábamos que sabíamos es solo una aproximación a bajas velocidades y a baja gravedad. En casos extremos, el universo actúa bastante funky.

Pero, sin embargo, tienen una idea. Y la idea se expresa mejor matemáticamente. Entonces ves a dónde voy con esto. Para tener una comprensión profunda del espacio-tiempo, debes estar bien versado en matemáticas. Las matemáticas de la relatividad. Y eso requiere que tome algunos cursos (los cursos abiertos también lo harán, siempre que esté determinado) o que pueda leer libros sobre relatividad … pero preferiblemente un curso.

Sin embargo … acabo de terminar de hacer un video sobre la gravedad. Y al final solo presento la idea (algo así como bromas, solo para que sientas curiosidad) sobre el espacio-tiempo y la gravedad. Tal vez te ayude? o tal vez no 😛

Aquí está

¡Hazme saber lo que piensas! 🙂

Entendemos el tiempo tan profundamente como el hecho de que sabemos que está allí y podemos medirlo y podemos ver cómo funciona a altas velocidades y en campos gravitacionales fuertes. Sin embargo, no entendemos realmente el tiempo en sí mismo, qué es y por qué funciona de la manera que lo hace. Es un concepto abstracto que tenemos que “facilita” el paso de eventos en el espacio. El “espacio” es un concepto menos abstracto, ya que podemos pensar en el espacio como algo que puede ser ocupado por la materia o la energía.

El espacio-tiempo es simplemente un concepto que considera los dos conceptos como uno, ya que una acción en uno influye directamente en el otro de ciertas maneras. Al igual que con la contracción del espacio de Lorentz, sigue una influencia proporcional en el paso del tiempo llamada dilatación del tiempo. O cuando viajamos una cierta distancia, nuestra velocidad está inversamente relacionada con el tiempo que lleva recorrer una distancia determinada. Cuando el espacio se contrae por gravedad, se producen efectos de dilatación del tiempo. Los dos están tan intrincadamente entrelazados que hacer referencia a uno generalmente requiere el uso del otro.

Muchas personas definen mal el tiempo.
El tiempo es en realidad una dimensión, como el espacio.

En la relatividad general, la masa dobla el espacio, y esto es la gravedad.
Suponiendo que el espacio y el tiempo son iguales, la masa también debe doblar el tiempo.

Por lo tanto, el tiempo cerca de un objeto muy pesado y denso parece correr más lento, ya que se ha extendido.

La definición de espacio es problemática. Si el espacio es donde no existe nada, entonces no puede existir. Con esta definición es una clásica paradoja de Russel. Contiene una contradicción en la definición. No existe un método conocido que evite la contradicción. El tiempo, por otro lado, no tiene definición y se mide haciendo comparaciones. Los físicos no han proporcionado definiciones adecuadas para responder a su pregunta, lamentablemente {:? (

Muchos científicos ahora están considerando usar el tiempo para medir el espacio. Siempre han usado el tiempo como medida en astronomía midiendo el número de años luz entre objetos.

Si puede imaginar un sistema de coordenadas bidimensional, con coordenadas x e y . Los objetos en 2 dimensiones tienen largo y ancho. Agregamos una tercera dimensión espacial ; ahora tenemos las coordenadas x, y y z . Los objetos en tres dimensiones ahora tienen longitud, ancho y profundidad . Si agregamos una cuarta dimensión, tenemos x, y, z y t. Ahora se puede describir que los objetos en cuatro dimensiones tienen longitud , ancho, profundidad y tiempo. Sé que es un poco … extraño … decir que un objeto “tiene tiempo”. Pero “atraviesa” la cuarta dimensión, el tiempo, de la misma manera que “atraviesa” las otras dimensiones.

El espacio-tiempo para mí es la conjunción de las cuatro dimensiones. Los objetos existen y tienen longitud, ancho, altura y una duración de existencia (desde que nacen hasta que dejan de existir). Esos cuatro juntos son espacio-tiempo. Todo en el universo existe en el espacio-tiempo.

Pensamos en el espacio en tres dimensiones, a menudo llamadas altura, ancho y profundidad. El tiempo es una cuarta dimensión. Si filma una mesa frente a usted durante cinco minutos, y en el minuto 2 pone una manzana sobre la mesa, cuando reproduce el video tiene una idea de lo que significa moverse a lo largo de la dimensión del tiempo. Durante 2 minutos la mesa está vacía, luego, de repente, hay una manzana allí durante los próximos 3 minutos.

Ahora piensa en la mesa. Tiene 48 pulgadas de ancho, 32 pulgadas de alto y 30 pulgadas de profundidad. Ok, ahora gíralo de lado. De repente, el ancho se convierte en altura y te das cuenta de que la altura, el ancho y la profundidad son solo nombres que en realidad son relativos a tu posición.

Ahora imagine la tabla nuevamente en su mente y piense en su vida útil completa como si hubiera sido grabada en un video. A medida que lo juegas hacia atrás, la mesa se mueve a través del espacio girando de nuevo a su posición vertical, luego regresa en el espacio a la tienda donde se compró, y desde allí a la fábrica donde se hizo, hasta que se desmonta en sus componentes. La tabla existe en múltiples posiciones diferentes en el espacio, en diferentes momentos de su vida.

Bien, ahora si la mesa pudiera existir en posición vertical en un punto en el tiempo, y de lado en otro punto en el tiempo, entonces puedes imaginar que al girar la mesa de lado también la moviste a lo largo de la dimensión de tiempo. También puede pensar que mover la mesa a través del tiempo resultó en movimiento a través del espacio.

En este sentido, el espacio y el tiempo son “equivalentes”. Eso no significa que sean iguales, pero están relacionados y, en cierto sentido, son intercambiables.

El espacio-tiempo es una simetría de ambos. Sus efectos causaron que cualquier cosa que tenga permanencia y ocupe un cierto rango de dimensión espacial, (como en la energía o masa conservada), hacerlo en un momento específico. Entonces, cuanto más nos acercamos a regiones muy pequeñas, más tiempo se juega en la ecuación: la Física Cuántica se ocupa de una región de lugares muy pequeños, períodos de tiempo muy breves y también grandes cantidades de energía. Hay una simetría de masa / energía con el tejido Space-Time, la velocidad de la luz y, por supuesto, el campo electromagnético. Cuanto más miramos, más difícil se volvió.

Todas las respuestas aquí son geniales. Simplemente: el espacio y el tiempo están indisolublemente unidos porque se necesita tiempo para moverse por el espacio. Nos sirve pensar en el espacio-tiempo como un tejido conceptual único porque cada vez que un objeto se mueve a través del espacio, también se mueve a través del tiempo.

El espacio no es “lo mismo que” el tiempo. Es otra dimensión, de una naturaleza algo diferente. Para especificar cualquier evento dado, debe especificar X, Y, Z y T.

En un universo fijo, o donde las cosas viajan lo suficientemente despacio (que de hecho incluye la mayoría de las cosas con las que tratamos a diario), el tiempo está completamente separado del espacio. Pero a medida que aumenta la velocidad, el espacio y el tiempo comienzan a complicarse un poco. Las cosas que viajan muy rápido en relación con usted se aplastan tanto en el espacio (se vuelven más delgadas a lo largo de la línea de viaje, como las percibe) como en el tiempo (el tiempo viaja más lento para ellas, según las percibe).

vea los resultados con la prueba de que las leyes de física del espacio-tiempo son universales bajo la transformación lorentz generalizada. la velocidad de la luz ya no es el límite superior

Una sola ley de transformación universal para 4 vectores y tensores

No significa nada. Es un intento de alguien que no entiende lo que le enseñaron acerca de la Teoría Especial de la Relatividad para explicarlo en una oración, y falla mucho.

El espacio y el tiempo interactúan de tal manera que no pueden considerarse separados en algunos casos, como lo predice la relatividad general. Su combinación se llama espacio-tiempo (nota: no hay espacios allí, y el juego de palabras no es intencional).

En física, el espacio-tiempo (también espacio – tiempo , espacio-tiempo o espacio – tiempo continuo) es cualquier modelo matemático que combina espacio y tiempo en un solo continuo entretejido