Cómo hacerme entender la teoría de la relatividad especial de Einstein

En primer lugar, para comprender la teoría especial de la relatividad, debe convencerse de que no hay forma de determinar la velocidad absoluta de un cuadro que se mueve con velocidad constante en línea recta mediante la realización de cualquier experimento sin mirar hacia afuera. Prácticamente puede haber observado que al mirar el piso de un autobús a alta velocidad, se siente como en casa a menos que el conductor aplique los frenos o acelere o gire. También tenga en cuenta que no es para nada trivial, ya que la velocidad angular se puede determinar midiendo la fuerza centrífuga sobre una masa sin mirar hacia afuera. Es solo que el movimiento de traducción absoluta no tiene sentido. Imagine que está parado en una plataforma de ferrocarril y observa a un niño dentro de un tren lanzando una moneda. La trayectoria de la moneda es en línea recta, pero la ves parabólica, las observaciones difieren, pero aplicando la ley de Newton, ambos estarán de acuerdo en que la bola acelera hacia abajo a 9.8 m / s2, lo que significa que la aceleración es invariante bajo la transformación de Galileo aplicada a las leyes de Newton. Ahora reemplace la moneda por luz y observe que tanto el niño como usted miden su velocidad y descubren exactamente 3 * 10 ^ 8 m / s, lo que es imposible bajo la transformación galileana aplicada a las leyes de Maxwell, ya que cuando adelanta a un automóvil, su velocidad parece reducirse en relación con usted ¿Qué tiene de especial la luz? Se pensó que las nuevas leyes de Maxwells (20 años) estaban equivocadas, ya que no mostraban invariancia bajo la transformación de Galilea que 200 años y el tiempo probó la ley de Newton. La gente trató de ajustar las ecuaciones de Maxwell para que fuera subordinada a los antiguos maestros Galileo y Newton, pero condujo a predicciones de nuevos fenómenos que no podían ser respaldados por hechos experimentales. Los científicos finalmente se dieron cuenta de que había llegado el momento de aprender de Maxwell y corregir el antiguo error cometido por Newton, quien asumió una invariante masa de velocidad. La misa fue derrocada por la velocidad de la luz desde el trono de la invariancia. Einstein reformuló las leyes de Newton al rectificar los supuestos defectuosos de Newton e hizo que la ley de Newton fuera invariable bajo la transformación de Lorentz, que la ley de Maxwell ya cumplía. Newton también había asumido erróneamente que la longitud de los objetos y la duración de los eventos permanecen iguales en todos los marcos inerciales independientemente de la velocidad. ¿Por qué las leyes de Newton sobrevivieron a la prueba experimental durante 200 años a pesar de tener defectos conceptuales? Solo porque la velocidad de la luz es enorme en comparación con las velocidades prácticamente encontradas en los experimentos de ese tiempo y el error fue, por lo tanto, uno en mil millones y, por suerte, no se detectó. La transformación galileana y las leyes de Newton fueron buenas aproximaciones, pero dieron paso a otras mejores, es decir, la ley de Maxwell y la transformación de Lorentz. Einstein solemnizó el debido matrimonio del espacio con el tiempo y los convirtió en jugadores activos y no en simples espectadores en la arena cósmica de los eventos naturales.

Si tengo que HACERLO entender, ¿tal vez una sesión de embarque en el agua funcionaría? Explicaré un poco sobre la relatividad especial y luego te haré una pregunta. Cada vez que recibas una respuesta incorrecta, serás retenido bajo el agua. Luego explicaré nuevamente y te haré otra pregunta.

Ahora si no tengo que HACERTE, y solo estás dispuesto. Luego sugiero un curso de física en una universidad local. O tal vez alguna buena lectura. Nada funciona mejor que leer el concepto y luego intentar algunos problemas.

Si lees mis publicaciones de quora, obtendrás una mejor comprensión. Sin embargo, todas estas publicaciones abordan puntos particulares de confusión. Si solo los estudia, aún no tendrá una buena comprensión general. Si crees que entiendes la relatividad especial después de simplemente leer algunas publicaciones de quora, entonces te perdiste el punto.

Puedo decirte que no entiendo completamente la relatividad especial, y nunca he conocido a nadie que realmente lo haga. Solo lo entiendo lo suficientemente bien como para resolver y explicar las respuestas a las preguntas que he leído o pensado. De vez en cuando, alguien me hace una pregunta que no había pensado antes, y luego aprendo algo nuevo mientras descubro la respuesta.

No me viene a la mente un ejemplo de la relatividad en este instante, pero muy recientemente tuve un ejemplo con la mecánica cuántica. Leí el artículo sobre la primera transmisión de video usando encriptación cuántica, y me pregunté cómo podría funcionar. En el proceso descubrí las reglas excesivamente complejas que solía comprender y explicar el entrelazamiento cuántico, y simplificarme a dos reglas tan simples que mi hijo de 16 años me dijo que eran obvias.

Es simple. Hay dos leyes

  1. Las leyes de la física son las mismas para todos los cuadros no acelerados.
  2. La velocidad de la luz es constante para todos los observadores, sin importar qué tan rápido viajen.

No hay nada que te haga entender esto. Son simplemente leyes.

Sin embargo, lo que debe comprender son las consecuencias de estas leyes. ¿Cómo puede la luz viajar a una velocidad constante mientras viaja a la mitad de la velocidad de la luz? Debería ver la luz viajando a la mitad de la velocidad de la luz. Entonces, ¿cómo hace esto el universo?

Bueno, aquí llega la dilatación del tiempo. Cuando te mueves con respecto a algo, tu tiempo se ralentiza. Esto significa que tu minuto ahora es más largo. Entonces la luz ahora tiene más tiempo para viajar la misma distancia. Bueno, no exactamente la misma distancia, sino una distancia más corta.

Aquí viene la contracción de la longitud. Cuando te mueves, tu longitud se reduce o se contrae en la dirección de tu movimiento. Si bien desde su perspectiva, las otras cosas que no se mueven parecerán más cortas. Incluso la distancia.

Con esta distancia más corta para viajar y más tiempo para cubrir esta distancia, la luz mantiene su velocidad.

Esto da lugar a muchos fenómenos complejos. Esto significa que las dimensiones y el tiempo pueden ser diferentes para diferentes observadores. Esto significa que no hay un marco de referencia preferido. Si viaja a 1000 km / s, pero todo a su alrededor también se mueve a la misma velocidad, nunca sabrá que se está moviendo. Pensarás que estás en reposo.

Por ejemplo, estás seguro de que estás descansando mientras lees esta respuesta. Pero en realidad no lo eres. ¡Actualmente estás sentado en una roca gigante que se mueve a la velocidad de 1800 km en un minuto alrededor del sol!

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