¿Por qué necesitamos el término ‘espacio-tiempo’? ¿Cuán estrechamente relacionados están? ¿Por qué la palabra tiene ‘espacio’ y ‘tiempo’ en lugar de una palabra nueva?

Podría entrar en la relatividad y arrojar muchas matemáticas, pero no creo que esto ayude.
Se previó por primera vez que no se puede separar a los dos en 1905 de la Relatividad Especial, lo que demuestra que el tiempo se dilata y las longitudes se contraen con el movimiento. El discurso fanático de Herman Minkowski incluyó la noción de espacio-tiempo en lugar de espacio y tiempo.
Hoy en día, existe cierto debate sobre si esto es correcto y ahora se hacen preguntas.

Tengo mis propias ideas desarrolladas en los últimos años (Sí, sé que todos lo hacen, pero escuchen solo un momento)

Entiendo que solo hay tiempo. Nada más, solo el tiempo y el tiempo es una energía cuántica que permite el cambio. Si piensas en un vacío sin tiempo, entonces es un vacío sin dimensiones, sin espacio. Esto se debe a que toma “tiempo” llegar a cualquier parte y si no hay tiempo, entonces no hay cambio de posición y una dimensión no tiene sentido. Si no hay dimensiones, entonces no hay espacio.

Entonces, me parece que la progresión del tiempo simplemente “crea” el espacio. El espacio podría considerarse como emergente del fenómeno del tiempo. También se podría decir que el comienzo del universo fue el comienzo del tiempo. El Big Bang y la teoría de la “expansión” asociada pueden explicarse por este efecto. Las matemáticas aún permanecen intactas. Es solo que parece que necesitamos expresar nuestra comprensión en términos de extensión porque esa es la forma en que hemos visto nuestro mundo desde nuestros comienzos. Creo que esto está mal orientado y necesitamos cambiar nuestro pensamiento.

Toma la relatividad especial. Se ha demostrado que el fenómeno de la dilatación del tiempo es real (Hafele y Keating, 1971), pero la contracción de la longitud es claramente solo una observación relativa. La relatividad especial no hace esta distinción, pero creo que nuestra interpretación es incorrecta. Un reloj en movimiento funciona lento y esto se demuestra cuando el reloj se detiene. El reloj ha perdido tiempo como resultado de su movimiento. Si se mueve más rápido, pierde más tiempo en el mismo viaje. Si se mueve más rápido durante más tiempo, pierde aún más tiempo. La “existencia” más lenta del reloj en movimiento depende de su velocidad, no de la aceleración, sino de la velocidad.
La contracción de la longitud no se puede demostrar de manera similar, ya que su longitud claramente no se ha reducido al detenerse. Además, no estamos comprimidos por alguna entidad pasajera que nos ve comprimidos. La contracción de la longitud es, por lo tanto, irreal. Es una ilusión, mientras que la dilatación del tiempo es real. Claro, también es relativo, pero también es real.

Para mí, esto significa que la única realidad en el vacío es el tiempo. No hay nada más.

Pero, ¿qué pasa con la relatividad general que sugiere una “curvatura” tanto del espacio como del tiempo? Es cierto que las matemáticas de GR se prueban continuamente y nadie podría ni debería cuestionar matemáticamente nuestra mejor teoría de la gravitación. Pero la curvatura del espacio es abstracta, mientras que la curvatura del tiempo es real. Podemos medir esta curvatura de tiempo como las diferentes frecuencias de reloj a diferentes elevaciones en el campo gravitacional de la Tierra (por ejemplo, las correcciones del sistema GPS) pero no podemos detectar directamente ninguna curvatura del espacio, sin embargo, es “como si” el espacio está curvado y esto también es nacido por experimento (por ejemplo, Gravity Probe “B”).

Es posible generar las matemáticas de GR a partir de esta comprensión, entendiendo primero que la gravitación newtoniana es causada solo por la curvatura del tiempo. Luego, para campos fuertes, donde la pendiente de la curva de tiempo se vuelve significativa a lo largo de la distancia, también tenemos que tomar en cuenta la diferencia en las tasas de tiempo a distancias más pequeñas. (En campos débiles podemos ignorar este efecto y la gravitación newtoniana es una muy buena aproximación a los efectos de la curvatura del tiempo por sí sola). Entonces, incluso GR no excluye la idea de que solo hay tiempo y no hay espacio.

El espacio es el efecto del paso del tiempo. El tiempo es real pero el espacio es emergente del tiempo.

Porque no puedes tener el uno sin el otro.

Piénsalo. Tome cualquier medio que desee y vea si puede representar el espacio tridimensional adecuado. Claro, puedes dibujar un cubo en una hoja de papel. Sombrea un lado para que se vea correctamente tridimensional. Pero ahora tome el papel y gírelo de lado. Es plano. Boom – desaparecido es tu foto. La única forma de representar con precisión el espacio tridimensional es, bueno, en tres dimensiones. Construye el cubo que dibujaste en ese trozo de papel con palitos de espagueti, con los ejes x, y, az adecuados. No es una “representación” del espacio tanto como, bueno, el espacio mismo . Realmente no puedes representarlo en ninguna dimensión inferior sin depender de algún tipo de tontería como gafas tridimensionales o algo que simplemente crea la ilusión del espacio tridimensional.

Correcto. Así que ahora tienes tu cubo de palo de espagueti. Y una cosa es segura: el tiempo pasa en ese cubo. No se puede tener una representación verdaderamente tridimensional de nada sin pasar el tiempo, porque una representación tridimensional real tiene que estar en tres dimensiones. Suena obvio, pero ¿intentas hacerlo sin que pase el tiempo?

Y ahora, intente representar el tiempo que pasa sin recurrir a algo tridimensional en el que puede pasar el tiempo.

Lo anterior es realmente simplista, pero solo demuestra que no hay espacio sin tiempo, ni tiempo sin espacio. No creo que el término ‘espacio-tiempo’ sea la rareza aquí. Creo que la rareza real está en nuestros cerebros, donde suponemos que el tiempo y el espacio son dos entidades separadas, porque podemos representar estas dos facetas de la misma cosa en dimensiones inferiores.

Porque el espacio-tiempo es una combinación de lo que comúnmente percibimos como espacio y tiempo.

Decir simplemente “espacio” ya significa algo, que no es lo mismo. Del mismo modo, solo “tiempo” ya significa otra cosa. Necesitas ambas partes.

El simple “espacio-tiempo” compuesto hace cegadoramente obvio que el espacio-tiempo es una combinación de espacio y tiempo, lo cual es extremadamente importante. De eso se trata. Inventar una palabra nueva y no relacionada solo haría que las cosas no sean innecesariamente claras. El concepto es lo suficientemente difícil para la mayoría de las personas, ya que podríamos ayudarlos nombrándolo de una manera directa.

Einstein dijo esta palabra para su Relatividad general. Quería incluir la masa en su sistema una Gravitación como campo.

Esta masa tiene influencia en la luz (sin masa).

Antes de la masa, el tiempo, la velocidad era relativa entre sí en sus sistemas de inercia separados.

Ahora la masa es válida en ambos sistemas de inercia: la luz y el objeto de masa an están produciendo una curvatura como resultado.

Si uno cree en GR tal como está, entonces también cree en el espacio-tiempo. Eso significa que las cuatro dimensiones se tratan de la misma manera, tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal. Como se les trata, se acuñó la misma palabra, espacio-tiempo.

El problema es que GR no es una teoría precisa. No explica el movimiento de los cuerpos en el universo. Por todas las cuentas, la dimensión del tiempo es una ilusión.