Si estoy en un tren que se mueve a la mitad de la velocidad de la luz,
Hagamos una pausa en la pregunta y establezcamos lo que esto implica:
La velocidad, tanto en la física de Newton como en la física de Einstein, es relativa. No puede moverse a la mitad de la velocidad de la luz, debe moverse a la mitad de la velocidad de la luz en relación con otro observador. Llamemos a ese observador Bob.
- ¿Qué pasará si viajamos más rápido que el tiempo?
- No importa qué tan rápido vaya, en relación con usted, la velocidad de la luz siempre será la misma ([3.0 X 10 ^ 6 m / s] ya sea que vaya en la misma dirección o no), ¿alguien puede explicar por qué sucede esto?
- Si un partido de fútbol se transmite en una nave espacial que se mueve a gran velocidad, ¿cómo puede un juego de noventa minutos terminar en segundos como sugiere la relatividad?
- ¿Es lo que llamamos 'velocidad de la luz' la velocidad de la partícula o la velocidad de la onda de probabilidad?
- Si estuviera en una nave espacial viajando a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, ¿la luz entrante aún se mediría (por mí) a 299,792,458 m / s?
Ahora podemos hablar con sensatez sobre lo que ve (en su marco de referencia) y lo que ve Bob (en su marco de referencia).
Entonces, si está en el tren que se mueve a la mitad de la velocidad de la luz en relación con Bob, esto es lo que usted y Bob ven:
Para ti, estás sentado quieto en tu asiento, tal vez mirando por la ventana mientras Bob te pasa yendo hacia la izquierda a la mitad de la velocidad de la luz. Diría, a partir de su marco de referencia, que viaja a la velocidad 0 y que Bob viaja a la izquierda a la mitad de la velocidad de la luz.
Para Bob, él está parado en la plataforma del tren esperando el tren local subluminal, cuando su tren expreso, yendo hacia la derecha a la mitad de la velocidad de la luz, lo pasa. Diría, desde su marco de referencia, que está viajando a velocidad 0, y usted está viajando hacia la derecha a la mitad de la velocidad de la luz.
y enciendo los faros, ¿veré la luz parpadear como lo vería un observador normal al encender una bombilla con un interruptor, o vería la luz moviéndose más lentamente?
Veamos qué sucede en su marco de referencia: la luz viaja a la velocidad de la luz, y su velocidad es 0. Entonces, en su marco de referencia, la luz viaja a la velocidad de la luz, y se vería perfectamente normal para usted.
Por cierto, Newton y Einstein están de acuerdo en esto, pero por diferentes razones. Newton sintió que la luz era “corpuscular”, o hecha de partículas. Entonces, cuando enciendes la luz, las partículas se desplazan a una velocidad muy alta en relación a ti, como si hubieras disparado una bola que se mueve rápidamente desde un cañón. Einstein, por otro lado, tomó la opinión (respaldada por las ecuaciones de Maxwell) de que la velocidad de la luz era constante, independientemente del marco de referencia en el que se veía. Por lo tanto, la luz, independientemente del observador, viajaría a la velocidad de la luz. Por lo tanto, Einstein sintió que “la velocidad de la luz” ganó su artículo definitivo (“el”) en el sentido de que solo había una velocidad de la luz.
Entonces, veamos qué sucede en el marco de referencia de Bob: la luz viaja a la velocidad de la luz, y su velocidad es la mitad. Aquí es donde Einstein y Newton no están de acuerdo: Newton diría que la velocidad de la luz de los faros, desde el punto de vista de Bob, tendría que ser la mitad de la velocidad de la luz, 1.5c, en la terminología moderna. Pero como mencioné, Einstein diría que la velocidad de la luz es la velocidad de la luz, por lo que desde el punto de vista de Bob, la velocidad de los faros sería la velocidad de la luz.
Entonces, continuemos con este escenario: enciende y apaga la luz y, por suerte, unos segundos luz más abajo en la pista, un ciervo salta a través de la pista justo a tiempo para ser iluminado por su luz y reflejarla hacia usted.
¿Cómo ven Bob y tú este escenario?
Voy a tener cuidado y declarar algo que no necesitaba mencionar anteriormente. Cuando hablo de lo que alguien “ve”, básicamente estoy hablando de lo que pueden deducir, reconstruyendo el evento después del hecho. Podemos imaginar una línea de Bob junto a la pista, cada una espaciada 0.1 segundos luz, con relojes sincronizados. Cuando Bob dice “El tren me pasó a las 12:00:00”, y el Bob medio segundo más abajo en la pista dice “El tren me pasó a las 12:00:01”, el primer Bob no va a escuchar de eso hasta las 12: 00: 01.5 ″ como mínimo. Bob recibirá informes de los otros Bob, y luego, compilará una narración de lo que “ve” (B para el marco de referencia de Bob):
- 12: 00: 00B – Ubicación de pases de tren 0.0B
- 12: 00: 01B – Ubicación de pases de tren 0.5B (todas las distancias en segundos luz)
- 12: 00: 02B – El tren pasa la ubicación 1.0B, enciende y apaga la luz.
- 12: 00: 04B – El tren pasa la ubicación del venado 2.0B salta a través de la vía en la ubicación 3.0B y está iluminado por la luz del tren
- 12: 00: 04.666B – El tren pasa a la ubicación 2.33333B, el reflejo del venado llega al tren.
- 12: 00: 06B – El tren pasa por la ubicación 3.0B, el venado cruzó la vía de forma segura en los 2B segundos que tenía, evitando que se salpique.
Podemos imaginar una configuración similar para usted en el tren y crear una línea de tiempo similar, pero habría algunas diferencias:
Usted y Bob estarían de acuerdo en que sucedieron las siguientes cosas: Pasaron a Bob. Luego, encendiste y apagaste las luces. Luego, un ciervo saltó a través de la pista, viste su reflejo, luego no lo salpicaste.
No estaría de acuerdo con Bob en cuanto a cuándo y dónde sucedió esto: no encendió y apagó las luces a las 12: 00: 02T, y Bob no estaba a -1.0T cuando lo hizo. El ciervo no saltó a través de las pistas a las 12: 00: 04T, y no estaba a 1.0T cuando sucedió. Y así.
Pero en lo que a usted respecta, la velocidad de la luz es la velocidad de la luz.
