Hay un experimento mental a veces atribuido a Einstein que imagina cómo se podría hacer una máquina de movimiento perpetuo si la gravedad no frenara el tiempo. La clave para extraer energía libre es la supuesta falta de desplazamiento al rojo gravitacional:
Cualquier teoría que incluya la conservación de la energía y la equivalencia masa-energía debe incluir el desplazamiento al rojo gravitacional.
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Para ver por qué esto es necesario, considere un sistema de transporte orientado verticalmente con varias cajas adjuntas:
Suponga que cada caja tiene la capacidad de absorber un pulso de luz, almacenarla por un tiempo y luego volver a emitir el pulso. Ahora carguemos la mitad de las cajas con pulsos:
Por equivalencia masa-energía ([matemática] E = mc ^ 2 [/ matemática]), el lado izquierdo ahora tiene más masa debido a la energía extra de los pulsos de luz almacenados. Por lo tanto, los cuadros de la izquierda comenzarán a caer hacia abajo, tirando de los cuadros de la derecha hacia arriba. Ver también: ¿Cuál es el peso de la luz? ¿Qué pesa una sola partícula de luz?
Ahora supongamos que manipulamos las cajas para que cuando una de ellas llegue al fondo, emita su pulso de luz hacia arriba. El pulso es absorbido por la caja en la parte superior y el ciclo se repite:
¡Ahora puedes conectarlo a una carga y extraer energía gratis! Esto funciona porque, sin desplazamiento hacia el rojo gravitacional, disparar luz hacia arriba le permite transferir masa (en forma de radiación electromagnética) a un potencial gravitacional más alto sin gastar energía. Sin embargo, esto viola la conservación de la energía, por lo que no se puede tener equivalencia de masa-energía y conservación de energía sin desplazamiento al rojo gravitacional.
Agregar el desplazamiento al rojo corrige esto porque significa que la luz absorbida en la caja más alta tiene una frecuencia más baja (y, por lo tanto, una energía más baja) que la luz emitida en la caja más baja. Esto a su vez puede explicarse por las diferentes velocidades a las que pasa el tiempo a diferentes potenciales gravitacionales. Es decir, para evitar la posibilidad de una máquina de movimiento perpetuo de este tipo, debemos concluir que la gravedad ralentiza el tiempo.
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