¿Cómo se puede curvar el tiempo?

El tiempo no es un objeto físico, pero según la teoría de la gravedad de Einstein, la masa dobla el espacio-tiempo hacia las cosas con masa y las hace caer. ¿Cómo afecta un objeto físico algo intangible?

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Respuestas (4)

Para ser precisos, el tiempo no es curvo , es la variedad del espacio-tiempo la que tiene curvatura. A tal variedad se le puede dar un gráfico de coordenadas, uno arbitrario, que asigna a diferentes puntos (eventos de espacio-tiempo) algunas etiquetas.

Resulta que necesitamos una coordenada de tiempo para etiquetar los segmentos de tiempo y tres coordenadas espaciales para distinguir los eventos dentro de ese segmento .

Lo que podría decir satisfactoriamente es que la tasa de flujo del tiempo adecuado, el tiempo que muestra su propio reloj, depende de la cantidad de curvatura del espacio-tiempo que haya en su vecindad. Esta es una cantidad independiente de cualquier coordenada, una verdadera propiedad física si se quiere. Este tiempo propio es una medida de su envejecimiento, procesos biológicos en su organismo, las frecuencias oscilatorias en transición atómica en el reloj atómico que pueda tener, etc.

Imagínate a ti y a tu amigo orbitando un agujero negro estático. Obtienes los mismos relojes y los sincronizas. Muestran la misma hora y marcan al mismo ritmo.

Entonces tu amigo se queda en su órbita (a distancia r F r i mi norte d ) y te acercas mucho más al agujero negro (a una distancia r y o tu ). ¡Pasas un tiempo allí y al regresar, descubres que tus relojes muestran diferentes lecturas!

De hecho, utilizando la solución de Schwarzschild, podría predecir que sus relojes mostrarán una proporción de tiempos propios que han pasado igual a

τ y o tu τ F r i mi norte d = 1 − 2 METRO / r y o tu 1 − 2 METRO / r F r i mi norte d

En lo anterior, omito el problema de determinar cuándo comienzas y detienes las lecturas y cómo contabilizas el viaje de ida y vuelta. No cambia el hecho de que su reloj exhibirá menos tic-tac cuando lo compare con el de su amigo.

Muy buena respuesta. Creo que vale la pena mencionar el enlace a en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_time_dilation

Si lo piensas bien, el "espacio" no es un concepto más tangible que el "tiempo". Si uno puede curvarse, el otro también.

El espacio-tiempo es curvo en el mismo sentido que la superficie de la Tierra es curva. Sin embargo, dos barcos que navegan inicialmente en rutas paralelas pueden converger y encontrarse.

Un ejemplo similar de curvatura de tiempo es, si alguien en un punto de gran altitud, como el chico de Red Bull, lanzó un pulso de láser al suelo y luego volvió a encenderlo 1 segundo después (por su reloj), los pulsos llegarían en un detector en el suelo con menos de 1 segundo de diferencia según nuestro reloj. Menos por aproximadamente 10 − 12 s mi C . Entonces, el intervalo de tiempo entre los dos eventos de pulso disminuye a medida que nos acercamos al centro de la Tierra, al igual que el intervalo de espacio entre las naves disminuye a medida que se acercan al Polo Norte.

Si fuera un agujero negro en lugar de la Tierra, los pulsos podrían profundizar mucho más en el pozo de gravedad y el tiempo entre ellos se acercaría a cero.

En un sentido general, el tiempo es solo una dimensión. Podríamos dibujar un diagrama donde decimos que un objeto se curva en el espacio a lo largo del tiempo. Pero también podríamos voltear el diagrama y decir que el objeto se curva en el tiempo sobre el espacio. Es solo una cuestión de perspectiva.

Dos gráficos, uno con intervalos de tiempo fijos, el siguiente con intervalos espaciales fijos.

Creo que una mejor manera de pensar en la "curvatura" del espacio-tiempo es pensar en el cambio de densidad. La densidad espacial empuja los objetos de alta densidad a baja densidad (gravedad). La densidad del tiempo nos dice que las cosas funcionan a un ritmo diferente en relación con el "reloj universal". Una densidad temporal más baja significa que menos marcas actualizan un objeto en el mismo lapso de tiempo "real" que un área con mayor densidad.

Por supuesto, el "tiempo real" es algo difícil de precisar, y algunos argumentarían que no tiene sentido. Pero siempre me ha resultado más fácil reconocer que hay cierta relatividad en los marcos de referencia que tratar de eliminarlos por completo de la conversación.

El tiempo "real" (apropiado) es lo que mide un reloj. Otras nociones de tiempo son construcciones arbitrarias.
@JohnDoty: Pero diferentes relojes miden cosas diferentes. Lo que significa que todas las nociones son construcciones arbitrarias. El tiempo "real", en este caso, es la noción de que un reloj es más correcto que otro. En GR, esto es bastante simple: el reloj menos afectado por la gravedad. En SR, es menos simple ya que, sin FTL real o algo así, no hay forma de decir qué reloj está "menos afectado por la velocidad".
El tiempo de coordenadas es una construcción arbitraria. Pero la física se basa en la medición. El tiempo adecuado no es arbitrario: es lo que mide un reloj. "Menos afectado por la gravedad" es quizás una intención conveniente para su tiempo de coordenadas arbitrarias, pero es traicionero. ¿Sabes lo que es un TDB de construcción complicado?
@JohnDoty: el tiempo adecuado es arbitrario, porque debe elegir un reloj para que importe, y solo puede medir adecuadamente los eventos que ocurren en ese reloj. Y "menos afectado por la gravedad" es en realidad fundamental para la definición de tiempo propio, porque tienes que medir un reloj en un marco de referencia inercial para que realmente sea una medida de tiempo propio. Tenga en cuenta que TDB también incluye SR y, por lo tanto, se basa en un marco de referencia arbitrario. Por lo tanto, es difícil precisar por qué dije "tiempo real".
Y si te confunde, el tiempo "real" y el tiempo "adecuado" no son lo mismo. El tiempo "adecuado" es la medida de un reloj en configuraciones técnicas específicas. El tiempo "real" es una idea arbitraria definida en mi respuesta, que se refiere a la noción de que hay un marco de referencia preferido desde el cual se puede medir todo lo demás. Por lo tanto, el tiempo real no está definido en este punto y puede ser indefinible. O puede ser fundamental para comprender el tiempo si encontramos que FTL es posible.
no entiendes El tiempo adecuado es ciertamente medible en un marco acelerado. ¡Nosotros lo hacemos! Casi todos los relojes reales se sientan en la superficie de la Tierra, un marco acelerado. Parece que quieres reescribir la física. La idea de que no puede haber un marco de referencia preferido tiene profundas consecuencias, y las observamos en la realidad.
@JohnDoty: Puedes leer un reloj. Ese no es el momento adecuado. El tiempo propio es el tiempo medido en un reloj en un marco de referencia inercial: es la definición. Los marcos de referencia inerciales no existen en la práctica. Por lo tanto, ninguna medida real del reloj es medida del tiempo propio, solo aproximaciones. Y absolutamente puede haber un marco de referencia preferido con cero conflictos con las observaciones reales. Es solo que las observaciones actuales no nos dan ninguna capacidad para determinar qué marco real es "el marco".
Lo siento, eso no es física. Le sugiero que eche un vistazo a en.wikipedia.org/wiki/Proper_time . También puede reflexionar sobre la famosa paradoja de los gemelos, donde el momento adecuado difiere según la trayectoria: en.wikipedia.org/wiki/Twin_paradox
@JohnDoty: El artículo que vinculaste está de acuerdo conmigo. Dice que el reloj debe seguir una "línea del mundo similar al tiempo". Eso significa que no se mueve de acuerdo con algún marco de referencia. Si no se mueve, no puede acelerar. Es decir, debe medirse en un marco de referencia inercial. Verificar una cantidad de otras fuentes en una búsqueda rápida en Google muestra que muchos otros están de acuerdo con esta definición. No estoy seguro de dónde estás escuchando lo contrario. Y la paradoja de los gemelos, nuevamente, simplemente ilustra mi punto: el "tiempo real" es difícil de precisar.
Independientemente de cómo lo defina, en ningún momento mencioné el momento adecuado en mi respuesta, por lo que la definición no es realmente relevante.
No entiendes lo que es una línea temporal del mundo. Usted, sentado en su silla, está experimentando una línea temporal del mundo en un marco de referencia acelerado. Quieres algún tipo de tiempo absoluto platónico. Eso no es física. La física se basa en lo que se puede medir. Un mecanismo que puede medir el tiempo se llama reloj. El tiempo propio es por definición lo que mide un reloj. El razonamiento basado en esta idea hace numerosas predicciones que se ajustan a la realidad.
@JohnDoty: Suponga que todos los recursos que puedo encontrar son incorrectos y usted, algunos al azar en Internet, tiene razón. ¿Así que lo que? Simplemente está diciendo que la definición de tiempo adecuado es lo que dice un reloj en cualquier marco de referencia, no solo en los marcos de inercia. Es un argumento semántico sobre un término que nunca usé para describir un concepto que no mencioné. No estamos hablando de física, sino de palabras. Sí, hay una diferencia entre lo que medimos y lo que modelamos. Pero ambos son parte de la física: si no modelas el sistema, no puedes hacer las predicciones que hacen de la física una rama útil del aprendizaje.
Nada sobre el tiempo absoluto es inherentemente incorrecto. La física relativista tiene sus raíces en el concepto, y todos los experimentos realizados hasta la fecha concuerdan con él. Si de alguna manera pudiéramos demostrar que el concepto es incorrecto, desentrañaríamos la física tal como la conocemos. El problema es que no podemos demostrar que es correcto, y no podemos señalar el marco de referencia en el que un reloj mide el tiempo absoluto (en SR, es decir, en GR es trivial). Comenzando una clase de SR en "¿cómo te atreves a mencionar el concepto de marcos preferidos, paganos?" causa toneladas de confusión. Lo he visto repetidamente. Según mi experiencia, llegar a él con la navaja de Occam es mucho mejor.
De todos modos, no estoy seguro de qué más puedo decir excepto que tal vez podrías ir a tomar algunas clases reales de física y filosofía. Parece estar interesado en los conceptos y ha realizado una investigación preliminar sobre ellos. Pero estás confundido por algunos conceptos básicos. Tal vez tuviste un mal maestro y solo necesitas revisar esos conceptos. De cualquier manera, he dicho lo que puedo sobre un tema fuera de tema, así que ten cuidado.
Soy un físico profesional. Todo lo que digo es física convencional, verificada mediante experimentos.

¿Cómo afecta un objeto físico algo intangible?

En realidad, esto es bastante común, no solo para el campo gravitatorio, sino también para otros campos.

Tomemos por ejemplo el campo electromagnético. Este campo transporta no solo energía (como todos saben por la luz solar), sino también momento y momento angular. Por lo tanto, debe pensar en el campo no como algo intangible, sino más bien como un objeto físico real. Las cargas eléctricas crean un campo electromagnético. Y el campo electromagnético afecta el movimiento de cuerpos cargados.

El tiempo no es un objeto físico,

Más precisamente, debería hablar de espacio-tiempo en lugar de tiempo, porque el espacio y el tiempo están estrechamente entrelazados. La misma forma de pensar que la anterior para el campo electromagnético se aplica para el campo gravitacional (o para la curvatura del espacio-tiempo, según el lenguaje de Einstein). Por lo tanto, el espacio-tiempo debe considerarse un objeto físico real. Las masas curvan el espacio-tiempo. Y el espacio-tiempo curvo afecta el movimiento de masas.

En cierto sentido, puedes pensar en el espacio-tiempo como algo muy duro, porque necesitas masas enormes para hacer solo una pequeña curvatura del espacio-tiempo. Por ejemplo: en la superficie de la tierra la aceleración de la gravedad es gramo = 9.8 EM 2 . Según Einstein, esto corresponde a una pequeña curvatura del espacio-tiempo. Su radio de curvatura es en realidad r = C 2 gramo = 9.2 ⋅ 10 15 metro.

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