¿Cómo el experimento mental de Einstein condujo a la relatividad?

Pongámoslo de esta manera;

Piense en la física newtoniana, específicamente la energía potencial y la energía cinética. Básicamente, la energía cinética de un objeto = es la energía potencial de energía total, o k = tp. Del mismo modo, p = tk. (Nota: Sí, sé que no incluyo fricción, energía térmica, etc. Verá por qué en un momento).

Entonces, cuando la energía total del objeto se convierte en energía cinética a través del movimiento, su energía potencial es 0. Cuando un objeto está en reposo, su energía cinética es cero. Mi punto es que hay una cantidad total de energía, y cuánto tiene de un tipo es inverso a cuánto tiene del otro.

Probablemente se esté preguntando en este momento qué tiene que ver esto con la relatividad especial (que es la teoría que se desarrolló a partir del experimento mental que describió). Cuando un objeto se mueve a través del espacio, se puede modelar el mismo principio que el que usamos anteriormente con la física newtoniana. Hay dos tipos de dimensiones: dimensiones espaciales y dimensiones de tiempo. Nuestro universo consta de tres dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo. Podemos pensar en estos dos tipos de dimensiones, como la energía cinética y potencial que usamos antes.

Tienes un total neto de x energía “interdimensional” . Cuanto más se mueva con movimiento a través de las dimensiones espaciales, menos se moverá a través de la dimensión de tiempo.

Lo que esto significa es que cuanto más rápido vaya, menos tiempo experimentará, mientras que cuanto más lento se mueva, ¡el tiempo pasa más rápido! Ahora tenga esto en cuenta a medida que avance en mi punto final.

La velocidad de la luz es el límite de velocidad cósmica. No hay nada que pueda moverse más rápido que la luz. Al menos, nada que hayamos observado. Por lo tanto, su máxima energía “interdimensional” puede ser representada por la velocidad de la luz. Una vez que sepa esto, su pregunta se vuelve mucho más fácil de responder. Einstein imaginó que no vería a los fotones (partículas de luz) moverse a través del tiempo porque ya se estaban moviendo a su velocidad espacial máxima, utilizando su energía total para moverse a través del movimiento. Debido a que se están moviendo a través de las dimensiones espaciales con toda su energía, no se movieron en absoluto a través del tiempo, ya que no tenían un exceso de energía para usar. Einstein se dio cuenta de esto y creó una relatividad especial a partir de ello.

Concluiré con un poco de humor científico. Me gusta decirle a la gente que un piloto de NASCAR, estadísticamente hablando, vivirá más tiempo que un culturista. Obtendría muchas miradas extrañas, pero después de explicar que el conductor de NASCAR técnicamente experimentaría el tiempo a un ritmo más lento que los culturistas porque los conductores de NASCAR se mueven a través del espacio más rápido y, por lo tanto, más lento a través del tiempo.

Espero haber respondido a su pregunta en su totalidad, ¡avíseme si tiene más!

En pocas palabras, la observación clave es que la luz viaja a una velocidad constante en todas las direcciones en todos los marcos de referencia. Esto se observa experimentalmente en la Tierra porque cuando intentas medir la velocidad relativa de la Tierra en el Universo, se lee como exactamente estacionaria. Considere un marco de referencia universal, y la luz que viaja a través del “medio” del Universo (una vez considerado como el éter). Uno espera que la luz se mueva a una velocidad constante en todas las direcciones a través de ese “medio” y, por lo tanto, si nos estamos moviendo a través del Universo, entonces la velocidad de las ondas de luz en una dirección debería ser más rápida o más lenta que la velocidad de las ondas de luz en otra , pero NO, no fue posible medir experimentalmente la velocidad absoluta de la Tierra utilizando ondas de luz. Siempre se lee como estacionario, ligero a la misma velocidad en todas las direcciones. Entonces, o bien somos muy especiales y somos estacionarios (ni siquiera es posible ya que estamos en órbita alrededor de una Estrella y la velocidad cambia en el transcurso de un año) o podemos concluir que no hay un marco de referencia Universal y cada El marco de referencia en el Universo tiene la misma velocidad de luz en todas las direcciones. Esto es empíricamente lo que medimos. Ahora, considere una nave espacial que acelera lejos de la Tierra, puede lanzar bengalas a medida que acelera y mide la luz de esas bengalas. Aquí es donde se pone extraño. La velocidad de la luz en la Tierra, y en cada bengala arrojada y en la nave espacial es constante C. Además, la velocidad de la luz de todas las bengalas medida desde todas las demás bengalas y desde la nave espacial y desde la Tierra es la misma C. Esto es todo Una consecuencia natural de la observación inicial. Varias cosas se caen de esto cuando haces los cálculos para que esto funcione. 1) dilatación del tiempo con aceleración, 2) E-Mc ^ 2, 3) la velocidad máxima de cualquier punto en relación con cualquier otro es C, 4) se necesita energía infinita para acelerar una masa lejos de otra en C. Esto es inevitable y basado en la deducción simple de una observación fundamental e ineludible.

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