La mejor manera de comparar es contrastar y el mejor método es la analogía. Entonces necesita aislar la diferencia clave entre los dos. Así que pregunte:
¿Qué separa la física clásica de la era moderna de la física relativista?
Esa diferencia es la constancia de la velocidad de la luz, que a su vez conduce a la ley de adición de velocidad, que es lo que es “especial” sobre la forma en que las cosas son “relativas”.
- ¿Cómo puede viajar un fotón con la velocidad de la luz aunque tenga masa?
- ¿Cómo llegó Einstein a la conclusión de que nada puede alcanzar más que la velocidad de la luz?
- Cómo calcular la velocidad en cualquier instante de un objeto que experimenta una velocidad no uniforme a partir de un gráfico de tiempo de distancia
- ¿Cómo puede una luz emitir luz en cualquier dirección?
- Si viajas a la velocidad de la luz de un planeta a otro y luego vuelves unos años más tarde, ¿la brecha en el tiempo sería 'unos pocos años'?
La relatividad galileana se explicó originalmente como eventos en el casco de un barco en movimiento, pero quizás deberíamos actualizar la analogía a los pasajeros dentro de un tren. Como en el ejemplo de Galileo, los pasajeros en un tren pueden lanzar una pelota de un lado a otro sin tener que preocuparse por su velocidad con respecto al suelo.
Entonces, ¿dónde está la diferencia? Es el “comportamiento” único de la luz.
La diferencia radica en la experiencia entre el suelo y el tren. La relatividad de Galileo esperaría que si un tren que viaja a la velocidad de una bala pasa a un compañero en el suelo que dispara un arma en la misma dirección, un pasajero en el tren vería la bala cabalgando a su lado cuando mira por la ventana.
Sin embargo, contrariamente a las expectativas clásicas, si el tren viajara a la velocidad de la luz (o justo por debajo, ya que eso es imposible) y pasara a un compañero con una pistola láser que dispara en la misma dirección al pasar, no verán el primer frente de onda cabalgando a su lado o pasando lentamente. Los pasará exactamente a la velocidad regular de la luz.
Espera, ¿qué tiene esto que ver con Galilean versus Special?
Sin profundizar demasiado en los detalles, esto significa que las velocidades de los objetos solo son relativas entre sí y se iluminan porque la luz siempre viaja a la misma velocidad con respecto a usted, no importa qué tan rápido viaje con respecto a otra persona. … y el hecho de que sea cierto para ambos es completamente contrario a las expectativas clásicas.
Esto significa que cuando ambos comparan sus mediciones de la velocidad de la luz con la consideración del todo, parece que podrían llegar a dos respuestas diferentes sobre lo que ocurrió. Esto lleva a algunos de los otros aspectos interesantes de la relatividad especial que se relacionan con el tiempo.
Pero al principio dijiste que se trataba de la fórmula de adición de velocidad …
Y asi es. Lo que es “especial” acerca de la relatividad especial es que las altas velocidades no se suman de la misma manera que la clásica debido a la diferencia mencionada anteriormente en el comportamiento de la luz. Además, lo que es “especial” es que los tiempos también son diferentes de un lugar a otro, razón por la cual el espacio y el tiempo se unifican en el espacio-tiempo, pero ese es solo otro aspecto de la misma mecánica.
Para resumir, esto significa que si hacemos algunas naves espaciales como muñecas rusas de anidación y la más grande sale de la Tierra para acelerar al 99% de la velocidad de la luz y luego lanza la nave espacial que transporta, esa nave más pequeña puede acelerar a 99 % de la velocidad de la luz de la nave madre sin ningún problema. ¡Esa nave infantil puede lanzar su propio niño para acelerar al 99% de la velocidad de la luz y así sucesivamente!
¿Esperar lo? Eso no puede estar bien!
La razón por la que esto es posible es porque la velocidad de cada barco es solo el 99% de la velocidad de la luz con respecto a la nave madre y no solo agrega directamente la velocidad de los barcos anteriores directamente. La velocidad de cada barco es relativa de una manera especial que no es galileana. Debe usar la fórmula de adición de velocidad.
Esto significa que, aunque parece que hemos lanzado tres naves con cada una acelerando al 99% de la velocidad de la luz, la velocidad entre la tercera nave y la Tierra no es el 297% de la velocidad de la luz. Según la relatividad especial, la velocidad es 99. [un montón de números]% de la velocidad de la luz.
Esto se debe a que las velocidades relativas de los objetos no se miden de acuerdo con un absoluto universal entre ellos, sino de una manera especial que solo puede relacionar dos objetos a la vez. Y esto se debe a que la palabra “velocidad” es un concepto que se relaciona con el tiempo y que el tiempo no es el mismo en cada uno de los cuadros de movimiento ni siquiera lo mismo con respecto a su ubicación en el espacio.
En la relatividad especial, es necesario relacionar objetos de varias maneras más allá de la velocidad, que también considera la ubicación y el tiempo.
