Hace un tiempo proporcioné una respuesta a esta pregunta, que creo que no es tan buena como la siguiente respuesta proporcionada por Robert Frost:
¿Por qué el tiempo es más rápido en la tierra que en la EEI?
El problema con mi respuesta es que simplemente tiene en cuenta la relatividad general e ignora la relatividad especial.
Aquí está mi respuesta original, que ahora creo que es incompleta e inadecuada:
- ¿Cómo podemos simplemente entender las teorías de la relatividad?
- ¿Se están separando las estrellas más rápido que la velocidad de la luz?
- En QFT, ¿por qué discutimos la causalidad con el conmutador? ¿Cómo explica el conmutador de dos campos la causalidad? Tales como [f (x), f (y)] = 0 ...
- Filosofía de la ciencia: ¿alguna vez podremos probar o probar la teoría de la relatividad?
- Si dos objetos viajan a la velocidad de la luz, ¿pueden verse?
No soy físico, así que tome la descripción popular que sigue con un grano de sal.
Realmente es posible que el tiempo disminuya, sin embargo, explicar cuándo y cómo sucede esto no requiere una discusión sobre los viajes en el espacio exterior, sino más bien una discusión sobre los campos gravitacionales, la aceleración y los efectos de su presencia en el paso del tiempo. .
Resulta que, los relojes realmente funcionan más lentamente en los campos gravitacionales, y un reloj en la tierra correrá más lento que un reloj en la luna, que es más pequeño y tiene un campo gravitacional más débil que la tierra. Puedes apreciar cuán débil es la gravedad en la luna al observar cuán lejos pueden saltar los astronautas en la luna en esos viejos videos de los años sesenta.
Siempre me gustó pensar en el hecho de que los relojes funcionan más lentamente en un campo gravitacional, de la siguiente manera:
Para mí, un campo gravitacional es como la melaza. Todo sucede más lento cuando estás en él, y cuanto más fuerte es el campo gravitacional, más se ralentiza todo. Hacer cualquier cosa en un campo gravitacional es como tratar de correr en una piscina, y si el campo es fuerte, es como tratar de correr en cemento húmedo.
Como probablemente sepa, la aceleración es simplemente la tasa de cambio de velocidad, y se mide en G, y un campo gravitacional, es algo que rodea cualquier masa, al igual que un campo eléctrico rodea cualquier carga, y un campo magnético rodea cualquier imán. Existe cierto debate sobre si los campos son entidades físicamente reales como los átomos, o simplemente una forma matemáticamente conveniente de describir acciones a distancia, pero no debemos preocuparnos por eso aquí.
Aquí hay dos hechos que vale la pena recordar, que describen cómo la gravedad y la aceleración están relacionadas entre sí:
1) Acelerar es equivalente a quedarse quieto en un campo gravitacional. Cuando pisas el acelerador de tu muscle car, te empujan hacia atrás en tu asiento, como si de repente apareciera un planeta detrás de tu auto, y te empujas al asiento con su campo gravitacional. Esto significa que el reloj de una nave espacial irá más lento, cada vez que se enciendan los quemadores posteriores para acelerar el cohete, pero no cuando se apaguen y el cohete solo esté en una velocidad constante de varios miles de millas por hora en relación con la tierra.
2) La caída libre en un campo gravitacional, en otras palabras, permite que el campo te acelere como quiera, sin contraatacar, es equivalente a (no estar en un campo gravitacional y no acelerar). En otras palabras, es equivalente a quedarse quieto, o moverse a una velocidad constante, en una región del espacio donde no hay campo gravitacional presente. (quedarse quieto y moverse con una velocidad constante son equivalentes entre sí, en el sentido de que si dos naves espaciales se acercan entre sí a una velocidad constante, no hay ningún experimento que pueda realizar para determinar cuál es la que se está “moviendo” y cuál es el que “no se mueve”. No es simplemente que no puedas resolverlo, es que no tienes ninguna buena razón para afirmar que uno de esos dos objetos se está moviendo y el otro no. Es por eso que este tema se llama “relatividad”)
Puede experimentar personalmente la equivalencia de caída libre y la ausencia de un campo gravitacional. Cuando caes libremente, todas las partes de tu cuerpo, incluida tu sangre, se aceleran al mismo ritmo, por lo que tus articulaciones no se comprimen, tu sangre se derrama en tu cabeza y no se tira hacia tus pies. La sensación fisiológica es bastante discordante. Para ver cómo se siente, puedes dar un paseo como el Demon Drop en el parque de atracciones Cedar Point. Si saltas de un avión con paracaídas, no sentirás esta sensación, excepto quizás brevemente al comienzo de tu caída, porque la resistencia del aire te impedirá mantener tu aceleración. Presumiblemente, la jaula Demon Drop es lo suficientemente pesada como para no ser fácilmente frustrada por la resistencia del aire, o tal vez en realidad le agregan poder para superar deliberadamente la resistencia del aire. Es bueno que la pista en la parte inferior esté curvada. Tendría miedo de hacerlo si tuviéramos que confiar en algún tipo de frenos para evitar que se estrelle contra el suelo.
Cuando un objeto está en órbita, cae libremente en el campo gravitacional de la Tierra. La línea más o menos recta seguida por una bola de boliche caída desde un puente, la trayectoria parabólica de una bola de cañón y la órbita de un satélite son ejemplos de caída libre. Las formas de las trayectorias son diferentes, solo debido a las diferencias entre las magnitudes de sus velocidades en la dirección perpendicular a la dirección en la que están cayendo. Si lo lanzaste lo suficientemente fuerte, ¿podrías conseguir una bola de boliche para orbitar la tierra a 10 pies del suelo? Probablemente no, porque la fricción del aire lo ralentizaría demasiado rápido.
Debido a que estar en órbita, es solo un tipo especial de caída libre perpetua, los astronautas flotan en la estación espacial, que a su vez está mucho más cerca de la tierra que la luna. No es porque no haya gravedad allí. Si no hubiera gravedad, no habría nada para mantener en órbita la estación espacial y la luna. Los astronautas se sienten ingrávidos, porque ellos, la estación espacial y todo lo que contiene, caen libremente en el campo gravitacional de la Tierra a la misma velocidad, como los pasajeros en un avión que golpeó una bolsa de aire o las personas en un elevador que no tiene frenos de seguridad y cuyo cable se ha roto.
Los satélites del Sistema de Posicionamiento Global de la Tierra también están en órbita, cayendo libremente en el campo gravitacional de ninguna manera débil y, por lo tanto, experimentando un entorno equivalente a uno que no está acelerando y en el que hay gravedad cero, lo que significa que los relojes están en órbita en los satélites correr más rápido de lo que correrían si estuvieran sentados en un almacén en la Tierra.
Supuestamente, esta diferencia en las velocidades de reloj es, de hecho, lo suficientemente grande como para que deba ser tomada en cuenta por el software que transforma las señales GPS, en ubicaciones GPS en mapas, y si esto no se hiciera, su dispositivo de navegación GPS portátil estaría apagado por varios pies Entonces, sí, la velocidad a la que pasa el tiempo en su entorno realmente depende de la fuerza del campo gravitacional en el que está inmerso su entorno, y saber que ese hecho tiene aplicaciones tecnológicas útiles.
Sin embargo, puede ser divertido preguntar, ¿qué significa exactamente decir que el tiempo se ha ralentizado? Si todos los procesos subatómicos se ralentizan, de modo que todos los procesos electromagnéticos, químicos, mecánicos y biológicos se ralentizan, de modo que envejece más lentamente, y los relojes funcionan más lentamente, y piensa más lentamente, ¿diría que el tiempo se ha ralentizado? ¿Es el tiempo incluso una entidad física real, o es solo un concepto inventado por los humanos, como el dinero, que es útil con el fin de describir los objetivos humanos?