¿Por qué los objetos que viajan experimentan dilatación del tiempo (razonamiento físico / matemático)?

[1] David Vogel dio una buena respuesta que abarca la interpretación estándar de SR.

Para hacer de su teoría un principio general de la física en lugar de un ad hoc especialmente diseñado para resolver el enigma creado por los experimentos MM, Einstein postuló que la velocidad de la luz se mediría como constante en todos los marcos de referencia inerciales (aquellos que no involucran aceleración). Como resultado, el espacio y el tiempo se miden de manera diferente por relojes y reglas en movimiento relativo. Esa es la teoría: SR atribuye una realidad física a la distorsión de las observaciones hechas por dos observadores en un movimiento relativamente uniforme. Ninguno de los dos tiene una manera de determinar cuál se está moviendo. Entonces, cuando uno elige considerarse en reposo, el otro parece tener su reloj corriendo lento y su espacio acortado en la dirección del movimiento. La realidad es que todo se mueve. Entonces, después de más de un siglo, esperaríamos tener un buen experimento para confirmar la SR. Nosotros no. Lo que se mide es la dilatación del tiempo en relación con un reloj en la tierra. No hay experimentos que confirmen la situación recíproca, ni hay conformación de la contracción de Fitzgerald.

Esta es un área donde los guardianes de la teoría estándar se niegan a ceder, pero lo que se ha medido consistentemente es que los relojes que han dado grandes aumentos de energía (a una alta velocidad) en relación con la tierra, funcionan más lentamente que los relojes en el tierra. Eso es. Pero puede deberse al estado de energía más que a una distorsión observacional del espacio-tiempo. Para reforzar la propuesta de energía, se sabe que la velocidad a la que los relojes funcionan con un potencial gravitacional depende de KE … no existe una ambigüedad observacional en cuanto a qué reloj funciona realmente más rápido en relación con el paso cosmológico del tiempo. El grado en que los relojes se ralentizan por un potencial de campo “g” es igual al KE requerido para escapar del potencial gravitacional.

Entonces, si la frecuencia de reloj depende en realidad de la energía, entonces SR, aunque predice el mismo grado de desaceleración, es incorrecto al afirmar que es el resultado de consideraciones espaciales y temporales. Por lo tanto, si bien se puede utilizar el principio de la invariancia del intervalo espacio-tiempo para calcular la desaceleración de un reloj de alta velocidad en relación con un reloj terrestre, se llega a la respuesta correcta, pero tal vez por la razón incorrecta. *

He agregado un enlace que resume los problemas encontrados por los ingenieros de GPS al intentar corregir los efectos relativistas de la velocidad y la altura en la frecuencia del reloj.

Notas al pie

[1] https://arxiv.org/ftp/arxiv/pape…

No lo hacen, exactamente. Su tiempo parece dilatado en el marco de referencia en el que viajan rápido. Para el objeto en movimiento, los observadores estacionarios son aquellos cuyo tiempo se ha dilatado. Es como si se estuvieran viendo a través de la misma lente, lo que hace que cada uno se vea más grande o más pequeño que el otro.

Einstein definió nuestra realidad por medidas. La física intenta predecir cuáles serán esas mediciones. Las observaciones están inherentemente sujetas a ilusión. Se puede argumentar que existe una realidad superior en la que las velocidades no son ambiguas y no están sujetas a ilusión. Pero tal realidad no puede medirse ni identificarse.

En primer lugar, nadie experimenta dilatación del tiempo.

Los marcos de referencia inerciales son construcciones matemáticas, y no requieren observadores conscientes, objetos o cualquier otra cosa para ser utilizados y ser útiles. En algún marco de referencia inercial, se está moviendo al 99% de la velocidad de la luz, en este momento. ¿Estás experimentando alguna dilatación del tiempo?

En diferentes marcos de referencia, los eventos se separan de manera diferente en el tiempo. Es al comparar dos cuadros diferentes que notamos la diferencia. Dado que nuestra “experiencia” está en reposo con respecto al mismo marco de referencia inercial que nuestros cuerpos y relojes de pulsera, experimentamos que el tiempo fluye normalmente. Esto es cierto independientemente de cuán rápido nos podríamos mover en el marco de referencia preferido de otra persona.

La razón matemática por la que suceden cosas como la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud es la transformación de Lorentz – Wikipedia y la razón física es que la velocidad de la luz en el vacío es una constante c para todos los observadores inerciales (Postulados de relatividad especial – Wikipedia).

No importa su marco de referencia, la luz se mueve a la misma velocidad. Así que imagina que estás parado mientras corro súper rápido. Un haz de luz viaja en la misma dirección que yo. La distancia que el haz de luz es de mí será d = ct, en la cual c es la velocidad de la luz. Pero debido a que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia, la distancia entre el haz de luz y usted también es d = ct. Obviamente, la distancia entre el haz de luz y yo y la distancia entre el haz de luz y tú debes ser diferente porque estoy corriendo en la misma dirección que la luz. Eso significa que el tiempo debe ser menor para que yo tenga en cuenta una distancia menor entre el haz de luz y yo. Entonces mi tiempo será diferente de tu tiempo.

More Interesting

Filosofía de la ciencia: ¿alguna vez podremos probar o probar la teoría de la relatividad?

¿Cómo es posible que la distancia entre algunas galaxias aumente a un ritmo que es más rápido que la velocidad de la luz, si no hay expansión espacial y la materia se encuentra en un estado de vuelo separado?

¿Qué efecto tiene la dilatación del tiempo de la Vía Láctea y el Sol en nuestra percepción de las galaxias distantes que se alejan de nosotros?

¿Cuál es la mejor frecuencia de 3G para velocidad máxima, 10 Mhz o 5 Mhz?

Si la gravedad es en realidad una curvatura espacio-temporal, si salto en el aire y regreso a la Tierra, ¿estoy siguiendo una geodésica de 180 grados?

¿Cuándo dejas de acelerar cuando estás libre cayendo en el aire?

Si la relatividad depende del marco de referencia de observación, ¿cuáles son las cosas absolutas o reales en nuestro universo?

En la relatividad especial, si el brazo de un reloj gira o se mueve en un plano perpendicular a su movimiento de velocidad constante en un sistema de referencia inercial, ¿la posición del brazo (es decir, el tiempo mostrado) es siempre la misma después de la transformación de Lorentz? ¿Por qué o por qué no?

¿La luz hace que el tiempo sea constante o casi constante?

¿Qué pasaría si algo 1 decillón de veces más pequeño que un protón se dirigiera hacia la tierra 100 billones de veces más rápido que la velocidad de la luz?

¿Por qué nuestro universo necesitaba relatividad general? Desde un punto de vista antrópico, ¿podría hacerse "trabajar" solo con la gravedad de Newton?

¿Albert Einstein robó la idea de la teoría de la relatividad? Hay rumores de que varios científicos publicaron las ideas básicas de la teoría de la relatividad antes y que Einstein no las citó en absoluto en sus publicaciones. ¿Es esto cierto?

Sabemos que la masa es constante en cualquier cuerpo, entonces, ¿cómo aumenta cuando su velocidad es comparable a la de la luz?

¿Por qué el momento curva el espacio-tiempo en la relatividad general?

¿Es posible que la dilatación del tiempo pueda causar que los relojes en la tierra que reciban información de los satélites terminen siendo incorrectos?