Comprensión intuitiva del intervalo de espacio-tiempo

Tengo una comprensión de bajo nivel del intervalo de espacio-tiempo, que es la distancia invariable entre dos puntos en el espacio-tiempo medida por dos observadores en ambos extremos de Δs².

Sin embargo, la formulación del intervalo es un poco confusa y no puedo entenderlo completamente, tanto conceptual como intuitivamente.

Si fuera solo un teorema de Pitágoras básico, no sería un problema, pero el término −(cΔt)² y lo que significa en realidad se me escapa.

Así que pensé que un experimento mental ayudaría a alguien aquí a articular mejor su significado inherente.

Va de la siguiente manera.

Si el sol, a una distancia de 149.600 millones de metros, se convirtiera en un agujero negro con un radio de Schwarzschild de 2,95E+3 metros y hubiera una estación espacial flotando sobre el horizonte de sucesos a 3,00E+3 metros.

Lo que le daría una velocidad de escape igual a 2,9628E+8 metros por segundo y, por lo tanto, un factor de dilatación de tiempo de 1/sqrt(1-(2,9728E8/299792458)^2) = 7,7403.

¿Cómo reflejaría el intervalo de espacio-tiempo la distancia entre una señal enviada a la estación espacial desde la Tierra en este escenario utilizando la métrica de Schwarzschild? (Ver fórmula a continuación)

O un escenario donde hay un cohete acelerando cerca de la luna y envía una señal a la tierra moviéndose a 2.9728E8 metros por segundo, por lo que el factor de dilatación del tiempo sigue siendo el mismo usando

Δs²=−(cΔt)²+Δx²+Δy²+Δz²

Para ayudar más, entiendo que s> 0 (como un espacio) más espacio intermedio que la luz puede cruzar en el tiempo => sin relación causal.

s=0 (como una luz) exactamente en el "cono de luz"

s<0 (similar al tiempo) menos espacio intermedio del que la luz puede cruzar en el tiempo => Es posible una relación causal.

En este escenario o en cualquier otro. ¿Cómo determina el intervalo si algo es similar al espacio, a la luz o al tiempo?

Por favor, ayúdame a entender esto mejor.

Además, si estos experimentos mentales son inapropiados para explicar el intervalo de espacio-tiempo, me disculpo y pido que se presente un experimento mental apropiado en su lugar.

Gracias.

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La métrica que está considerando no es aplicable en la vecindad de un agujero negro, necesitaría la métrica de Schwarzschild allí. La métrica de Minkowski solo funciona cuando no hay masas para doblar el espacio-tiempo.
Entonces, ¿qué pasa con un cohete que pasa a toda velocidad por la luna moviéndose a 2.9728E8 metros por segundo, el factor de dilatación del tiempo sigue siendo el mismo?

Respuestas (1)

" ¿Cómo reflejaría el intervalo de espacio-tiempo Δs²=−(cΔt)²+Δx²+Δy²+Δz² la distancia entre la estación espacial y la Tierra en este escenario? "

Este es uno de los conceptos erróneos que tienes. Un intervalo de espacio-tiempo no se calcula entre 2 objetos. Se calcula entre 2 eventos

Entonces, no calcula el intervalo de espacio-tiempo entre la tierra y la estación espacial.

Calcula el intervalo de espacio-tiempo entre
el evento 1 = la estación espacial en un momento determinado
y el evento 2 = la tierra en un momento determinado

Por ejemplo, podría ser
el evento 1 = la estación espacial emitiendo una señal

evento 2 = la tierra recibiendo la señal

En este caso, el intervalo de espacio-tiempo sería 0.

O evento 1 = estación espacial emitiendo una señal

evento 2 = el controlador de la tierra llamando a su jefe para decirle que ha recibido la señal.

En este caso, el intervalo de espacio-tiempo sería menor que 0. Por lo tanto, existe una relación de causa y efecto entre el evento 1 y el 2.

Gracias por la aclaración. Sin embargo, si se enviara una señal desde la Tierra a la estación espacial (introduciendo los números dados), ¿cómo reflejaría eso el intervalo? Además, ¿entonces el intervalo en su punto crucial es la duración que tarda una señal en llegar de A a B? ¿Se trata de qué tan lejos tiene que viajar la luz?
@PythonHouse " Además, ¿entonces el intervalo en su punto crucial es la duración que tarda una señal en llegar de A a B? " No. El intervalo de tiempo espacial no es la duración. La parte de duración es sólo el primer término, es decir, el término ct. El resto de la ecuación también es importante.
Entonces, si ct es la duración de la señal. ¿Qué significa el resto? Δs²=−(cΔt)²+Δx²+Δy²+Δz². ¿El Δs² no me distancia?
@PythonHouse, ¿puedes venir a esta sala de chat? chat.stackexchange.com/rooms/122572/gemelos-y-trillizos-paradoja