Esta es la conocida paradoja del reloj. Como la mayoría de las cosas desconcertantes en relatividad, tiene que ver con el hecho de que diferentes observadores usan diferentes criterios para juzgar qué eventos son simultáneos. Esto se ilustra mejor con un diagrama:
Este es un diagrama de Minkowski. El tiempo está arriba de la página, el espacio está al otro lado de la página. El tiempo se escala con c para resaltar las similitudes con el espacio, por lo que todas y cada una de las señales de luz están a 45 °. Las cantidades no impuestas son del observador A, las cantidades discontinuas son del observador B. O = O ‘es la posición conjunta A / B / origen de tiempo. El eje ct es una escala para medir el tiempo del observador A y también define el cero de la posición del observador A. Del mismo modo, el eje ct ‘es una escala para medir el tiempo del observador B y también define el cero de la posición del observador B. Elegí v = c / 3 para la velocidad del observador B en relación con A, por lo que ct ‘tiene una pendiente de 1/3 en relación con ct.
La sección en negrita del eje ct es 1 unidad de tiempo de Observador A. Si envía un reloj de diseño estándar en esa trayectoria (observador de wrt estacionario A), se activará cuando llegue al final de la sección en negrita. La sección en negrita del eje ct ‘es 1 unidad de tiempo del observador B. Esa es una elección natural de la unidad porque si envía un reloj del mismo diseño estándar en esa trayectoria (wrt Observer B estacionario), el final de la sección en negrita es donde marcará. El hecho de que la línea en negrita inclinada sobresalga por encima de la línea discontinua etiquetada ct = 1 representa la dilatación del tiempo de B en relación con A.
La línea discontinua etiquetada? representa la intuición de que el observador B debería ver el reloj del observador A como contraído en el tiempo. Parece obvio, pero no.
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Así como los ejes ct y ct ‘definen los ceros de posición respectivos, los ejes x y x’ definen los ceros de tiempo respectivos. Lo divertido es que x ‘está inclinado con respecto a x: eso es lo que el misterioso segundo término en la ecuación de transformación de Lorentz para el tiempo significa gráficamente. En las unidades con escala ct, la inclinación de x ‘con respecto a x es exactamente igual pero opuesta a la inclinación de ct’ con respecto a ct. Cualquier línea paralela a x ‘, como y en particular la línea ct’ = 1 es una línea de tiempo constante para el Observador B. Notará que la sección en negrita del eje ct sobresale por encima de la línea ct ‘= 1. Esta es la base de la afirmación de que el reloj del Observador A está dilatado en el tiempo wrt Observador B. Usted es libre de pensar que esta es una convención extraña, pero creo que tendrá que aceptar que concilia las afirmaciones de la dilatación mutua del tiempo. .