Estas preguntas interesantes se vuelven mucho más claras una vez que piensas en términos de espacio-tiempo en lugar de pensar en tiempo y espacio por separado.
En relatividad, las tres dimensiones del espacio y la única dimensión del tiempo deben combinarse en una sola estructura de cuatro dimensiones. Para que esta unificación tenga sentido, la dimensión de tiempo debe tener las mismas unidades que las dimensiones espaciales, lo que se puede lograr multiplicando por la velocidad de la luz x4 = ct (dejemos de lado la i para esta discusión; es completamente innecesario en relatividad). De esa manera, las duraciones de tiempo se pueden comparar directamente con las longitudes. Ahora, x4 es solo otra dimensión espacial, como las otras tres, solo indexada por tiempo.
Por ejemplo, cada año, recorre una distancia de un año luz a lo largo del eje x4 de su marco de descanso, mientras permanece en reposo con respecto a los ejes x1, x2 y x3 . Para la luz, es exactamente lo contrario. En el mismo lapso de tiempo, la luz viaja, bueno, un año luz en una dirección espacial mientras permanece en reposo a lo largo de x4 en su marco de referencia. Con respecto al múltiple espacio-tiempo, tanto los objetos ligeros como los que descansan viajan a velocidad [matemática] c [/ matemática] pero en diferentes direcciones.
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Curiosamente, puede demostrar fácilmente a partir de las transformaciones de Lorentz que TODOS los objetos viajan a velocidad c en el espacio-tiempo, para todos los observadores inerciales. Cuanto más rápido viaja un objeto en el espacio, más lento viaja en el tiempo, y viceversa. Cada observador simplemente presencia la velocidad del espacio-tiempo como un vector de longitud c apuntando a un ángulo diferente con respecto al eje del tiempo. Cuando los físicos dicen que nada viaja más rápido que la velocidad de la luz en el espacio 3D, lo que realmente quieren decir es que todo viaja a la velocidad de la luz con respecto al marco de referencia de cualquier observador en el espacio-tiempo 4D. Las dos declaraciones son más o menos equivalentes.
Creo que esta es una visión hermosa, y solo es posible una vez que se trata el tiempo como una cuarta dimensión espacial medida por ct.
Otra forma de responder a su pregunta es decir que, dado que las transformaciones de Lorentz son verdaderas, el tiempo y el espacio rotan entre sí para que los observadores se muevan a diferentes velocidades relativas. Por lo tanto, el tiempo y el espacio dependen del observador. Si buscamos una formulación de la física que sea dependiente del observador, entonces las transformaciones de Lorentz requieren que trabajemos dentro de un espacio-tiempo unificado, en el que todos los objetos viajen universalmente en c.
