La relatividad habla de efectos WRT los observadores que son inerciales. ¿Qué pasa si el observador no es inercial? ¿Se seguirán aplicando los efectos relativistas?

Primero, tenga en cuenta que hablar de “observadores” en los tratamientos introductorios de RS suele ser engañoso. La teoría se especifica en términos de marcos de medición, que son sistemas de coordenadas que asignan coordenadas x, y, z y t a todos los eventos en la historia. Los autores de la ciencia pop presentan a los observadores humanos por interés humano con una convención tácita de que cada observador es estacionario en algún marco que les pertenece. Y esto se estrella y arde tan pronto como un observador humano se da vuelta, como con el gemelo viajero en la paradoja de los gemelos. Los sistemas de coordenadas no cambian, existen sin tiempo a lo largo de la historia. Si son sistemas de coordenadas inerciales, que son todos los de la SR introductoria, entonces sus ejes de tiempo (líneas x = y = z = 0) son caminos inerciales, desde t = -infinito hasta t = + infinito.

En ese contexto, los observadores no inerciales solo pueden interpretarse de manera sensata como una abreviatura para marcos de medición no inerciales. Si está absolutamente decidido a usar dicho marco, entonces todavía habrá los efectos relativistas estándar al acecho, pero estarán parcialmente oscurecidos por las cosas habituales que necesita agregar para mantener la contabilidad en marcos no inerciales: pseudo -fuerzas gravitacionales, incluidas la fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis. Además, en el caso relativista, debe permitir que estas fuerzas ficticias no solo doblen las trayectorias de los objetos, sino que también afectan a los relojes y las reglas.

Ahora, en SR, tal como lo había previsto Einstein en un principio y que todavía se enseña hoy (generalmente como un curso universitario de segundo año que sirve de preparación para cosas más avanzadas), no existe un procedimiento matemático estandarizado para hacer nada de esto. Los marcos no inerciales ya son un dolor real en la física newtoniana y son bastante peores en la relatividad porque también hay que tener en cuenta los efectos del tiempo. Entonces la actitud es: “¡Bueno, no hagas eso entonces!” (cf. lo que dijo el médico cuando el paciente se quejó de que le dolía cuando se golpeó la cabeza contra la pared). Con la física SR (es decir, sin gravedad real), nunca tiene que usar un marco no inercial para calcular algo directamente observable (por un observador humano literal).

Si realmente no puede resistir la tentación de intentar trabajar con marcos no inerciales, es mejor que use las matemáticas desarrolladas para GR. Esta es una exageración sustancial para problemas que no involucran gravedad real, pero hace el trabajo. Pero de esa manera se encuentra la locura: es una matemática bastante difícil y tiene un lenguaje muy diferente para hablar de ello. El mejor consejo sigue siendo: “¡Bueno, no hagas eso entonces!”

Una pregunta muy buena, precisamente, qué molestó a Einstein después del desarrollo inicial de lo que entonces se llamó la teoría de la relatividad en 1905.

Einstein volvió al tema después de 1909, con la intención de extender la teoría de la relatividad a marcos / observadores en movimiento arbitrario. Esto resultó ser una tarea difícil. A la mitad, Einstein se dio cuenta de que el principio de equivalencia (es decir, que todos los objetos responden a la gravedad de la misma manera, independientemente de su composición material) necesariamente significa que la gravedad también debe ser parte de un marco geométrico tan general.

En pocas palabras, después de varios años de lucha y falsos comienzos, finalmente en 1915 Einstein logró completar lo que llamó “la teoría general”. Posteriormente, la “vieja” teoría de la relatividad, que en realidad es solo un caso especial de esta teoría más general, se conoció como relatividad especial.

En cuanto a la “teoría general”, la conocemos hoy como relatividad general. Y esta teoría representa el cumplimiento del objetivo de Einstein: todos los observadores son tratados por igual, independientemente de si su movimiento es inercial o no.

Sí, sí, la teoría de la relatividad (general) de hoy se aplica a todos los observadores, tanto inerciales como no inerciales. La relatividad especial solo se aplica a los observadores inerciales.

Escuchará a algunas personas afirmar que la Relatividad General es la solución relativista para los marcos acelerados. Esto es falso GR es una teoría de la gravedad.

La relatividad especial es una teoría que prefiere marcos inerciales, que es exactamente lo mismo para las leyes de Newton. Así como existen técnicas para usar las leyes de Newton en un marco acelerado, también existen con SR.

El enfoque newtoniano en el tratamiento de la gravedad como una fuerza proporcional a la densidad de masa no funciona en un marco relativista, lo que requiere una nueva teoría de la gravedad.

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Qué tiene de especial la relatividad especial de TR Livesey en publicaciones