En relatividad especial, ¿cuáles son algunos conceptos erróneos comunes y sutiles, como la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud?

El problema de la paradoja gemela normalmente es confuso, porque la gente piensa que la diferencia de edad ocurre debido a que Alice se muda mientras que Bob no. Eso obviamente es incorrecto, ya que la relatividad de los marcos de referencia significa que en el marco de Alice Bob se está moviendo, mientras ella está parada. La diferencia de edad, por supuesto, ocurre completamente debido a la aceleración de Alice cuando cambia de dirección y regresa a casa, lo que tiene que hacer para comparar los relojes.

Una fundamental:

Los estudiantes deben darse cuenta de que no hay un marco de referencia donde medimos “el tiempo real”.

Descubrí que cuando muchos estudiantes son introducidos a la relatividad especial, piensan que la dilatación del tiempo es con respecto a algún marco de referencia fundamental. A menudo lo ves manifestarse sutilmente cuando la gente hace preguntas como “si me estoy acercando a la velocidad de la luz, cuánto tiempo dilato experimento”. La respuesta es, por supuesto, ninguna; observa que otros observadores experimentan dilatación del tiempo, porque en su marco de referencia, esos observadores se mueven muy rápido en relación con usted, pero en su propio marco de referencia, en realidad, es estacionario. Esta última oración es una que algunos estudiantes tienen problemas para digerir

Este problema en realidad no es solo un problema con la dilatación del tiempo sino con la relatividad en su conjunto: que no hay un marco de referencia inercial preferido.

La idea errónea más común es que los efectos no son “reales” sino un error de medición de alguna manera. Los estudiantes se sorprenden mucho al saber que realmente puede caber un poste de 10 metros en un establo de 10 cm. Esa desintegración nuclear es realmente más lenta para las partículas rápidas. Que los objetos rígidos perfectos no son posibles. Que al apuntar y mover un rayo láser hacia la luna, se crea un punto de luz que se mueve más rápido que la luz. La paradoja gemela también es bastante sutil.

Una idea errónea común es que una combinación de contracción de longitud y dilatación de tiempo de un viajero hace que sus mediciones de la velocidad de la luz sean siempre 299792458 m / s, debido a la combinación de relojes más lentos y reglas de longitud contratada .

La cuestión es que los gobernantes de los viajeros en realidad se expanden en relación con su entorno. Pero esta expansión de longitud se extiende con el tiempo.

Esto se debe a que la relatividad de la simultaneidad cambia lo que está sucediendo al mismo tiempo para el viajero. Cuando observamos a un viajero en movimiento relativo, alejándose de nosotros, por lo tanto, se observa la longitud contraída, su lado trasero es de un momento posterior en la opinión del viajero sobre la simultaneidad (cuando estaba más adelante), y su frente es de un momento anterior en la opinión del viajero sobre la simultaneidad (cuando aún no estaba tan adelantado).

Cuando identificamos ubicaciones de partes de la nave del viajero en el espacio, cuando tenía el mismo tiempo de reloj para la opinión del viajero sobre la simultaneidad, nos daríamos cuenta de que la longitud total de la nave, cuando se presentaba con las mismas horas, en realidad sería de longitud expandido , pero extendido a lo largo de nuestro tiempo.

La única razón por la que estaríamos de acuerdo en que un barco en movimiento tiene una longitud contraída es porque solo podemos ver una ‘porción de tiempo’ a la vez, que siempre será un barco contratado en longitud, porque su longitud completa y expandida siempre está parcialmente oculta en la dimensión del tiempo, en cualquier momento particular.

Es por eso que no hay una opinión definitiva sobre ‘espacio’ o ‘tiempo’, pero nos estamos refiriendo a partes ‘espaciales’ y ‘temporales’, en relación con algún evento.

La relatividad es bastante contra intuitiva de esa manera.

Las personas a menudo no consideran la idea de que su percepción esté gobernada por el tiempo ni por todo lo demás. Esto a menudo les hace pensar que verían que las cosas en su marco suceden en cámara lenta si su tiempo se ralentiza.

Otro problema común es la idea de que la vida podría prolongarse utilizando la dilatación del tiempo en lugar de darse cuenta de que su experiencia sería la misma cantidad de años de una vida normal, sino que simplemente se extendería por muchos más años del marco estacionario. (Es decir, el tiempo normal de un fotograma en movimiento parece de cámara lenta a estacionario)