Confusión con la relatividad de la simultaneidad

Sé que probablemente se han preguntado variaciones de estos en numerosas ocasiones antes, pero tengo problemas con este escenario específico.

Imagine la clásica paradoja del tren, excepto que en lugar de rayos, tenemos un observador en el centro del tren que dispara pulsos láser hacia la parte trasera (Evento mi 1 ) y delante del tren (Evento mi 2 ). El tren se mueve de izquierda a derecha a una velocidad relativista v .

Para un observador en la estación, el pulso de luz que viaja hacia la parte trasera tiene que recorrer una distancia mucho menor ya que el tren se mueve hacia allí. Sea esta distancia 0.5 v t .

Obviamente, el observador de la estación, que tiene un marco de referencia en movimiento, ve el mi 1 primero.

Coloquemos a otro hombre en la parte trasera del tren, ya que está en reposo con el tren, la luz tiene que viajar. 0.5 (exactamente la mitad de la longitud del tren) para llegar a él.

Pero según el observador de la estación para quien la luz tiene que viajar solo 0.5 v t , la luz llega al hombre antes de llegar a él, en su propio marco de referencia . ¿Cómo puede el observador en movimiento ver un evento incluso antes de que suceda en el marco de reposo?

No pretendo entender tu pregunta (en parte porque los pronombres son confusos y no siempre puedo descifrar quién es "él"), pero no importa cómo se interprete, no entiendo por qué crees que alguien tiene conocimiento. de nada antes de que suceda. Un rayo de luz dado incide en el ojo de un observador dado. Eso es un solo evento. En ese evento, el rayo de luz golpea al observador, y en ese evento el observador se da cuenta del rayo de luz. En cualquier marco que sea, ese único evento sucede, por supuesto, en un único momento.
Voy a reformular mi problema: a) El observador de la estación (SO) viaja rápidamente a la parte trasera del tren y, como tal, percibe el evento. mi 1 inmediatamente después de que suceda en el cuadro de descanso, al estar más cerca de la parte trasera -> en el cuadro de Observadores de trenes (TO) b) la parte trasera del tren se mueve rápidamente hacia el haz de luz, que incide alrededor de la marca de un cuarto (si el tren está a 0.99C) y llega a SO después de hacer el marco return-> SO. Estas dos versiones son matemáticamente equivalentes, pero no veo cómo son físicamente equivalentes
¿Qué significa "la luz llega al hombre antes de llegar a él"? hay un evento mi 1 en que la luz alcanza al hombre. En cualquier marco dado, hay un tiempo único asociado a mi 1 . No puedo entender cuál crees que es el problema.
Pido disculpas, estoy de acuerdo en que estaba mal redactado. ¿Qué piensas acerca de los dos marcos que transmiten un significado físico diferente?
Técnicamente, la parte trasera del tren moviéndose hacia el observador del suelo y el observador del suelo moviéndose hacia la parte trasera del tren deberían ser lo mismo, pero como tenemos un haz de luz moviéndose hacia la parte trasera del tren, estas dos situaciones tienen significados diferentes en cuanto a "cuando" ocurrió el evento , no cuando se percibió , sabemos que el SO percibió el evento en un momento que estaría de acuerdo con ambas versiones
Sí, diferentes marcos asignan tiempos diferentes al mismo evento. ¿Ese es todo el problema?
Está bien. Si ponemos un espejo en la parte trasera del tren, ¿cuánta distancia tiene que recorrer el haz de luz después de golpearlo para llegar al observador de la estación, que estaba justo en el medio del tren (pero justo afuera) en su emisión, tren a 0.99c
¿"Cuánta distancia" en qué cuadro?
Creo que lo que está preguntando es más sutil. Suponga que coloca una fila de relojes en el andén, todos ralentizados a propósito para que coincidan con los relojes dentro del tren. Entonces, si el tren está a 0.995c, todos los relojes funcionarán ~ 10 veces más lento. Ahora, el tiempo se registra a medida que se enciende la luz, tanto los observadores de la estación como los del tren estarán de acuerdo. Después de que golpea al hombre en la parte de atrás, se registra el tiempo en el tren y en la plataforma, pero ¿estarán de acuerdo?

Respuestas (3)

La descripción que ha proporcionado de lo que sucede y quién percibe lo que es perfecto. Tu pregunta es ¿cómo puede suceder que el observador de la plataforma (Sam) perciba que un evento A sucedió b mi F o r mi ha pasado en el marco de descanso?

Ahora, el punto es que no hay una configuración en la que podamos hablar de manera significativa sobre si Sam ha observado un evento antes de que suceda en el marco de descanso o después de que haya sucedido en el marco de descanso. Todo lo que podemos hablar es sobre qué evento ocurre primero y cuál después en un cuadro en particular. Podemos hablar de si el rayo LÁSER incide primero en la parte delantera o en la trasera en el marco de descanso. Podemos hablar de si el rayo LÁSER incide primero en la parte delantera o en la trasera según el marco de la plataforma. Pero no podemos decir si Sam observa el rayo que golpea la espalda antes o después de que haya sucedido en el marco de descanso. No hay un sentido definido para esta pregunta en nuestra forma actual de describir la Física.

"Tu pregunta es ¿cómo puede suceder que el observador de la plataforma (Sam) perciba que sucedió un evento antes de que el observador del marco del resto (Dean) perciba que sucedió?" En realidad no, no estaba hablando de quién lo percibe primero.
estaba preguntando si sam percibió el evento incluso antes de que sucediera en el marco de dean, para que dean lo perciba obviamente tomará el doble de tiempo
De acuerdo. He editado mi respuesta en consecuencia. Echar un vistazo.
Sam definitivamente percibe el evento solo después de que sucedió en el marco de Dean, de lo contrario, ¡estaría viendo el futuro! pero aquí hay dos versiones a considerar: a) sam viaja rápidamente a la parte trasera del tren y, como tal, percibe el evento inmediatamente después de que ocurre en el marco de descanso, al estar más cerca de la parte trasera o b) la parte trasera del tren avanza rápidamente hacia el haz de luz, que incide alrededor de la marca de un cuarto (si el tren está a 0,99 °C), pero como mantuvimos al observador estacionario, Sam tarda un tiempo en percibir el evento. Lo que hace que ambos casos sean equivalentes.
Definitivamente hay algo mal en que mis dos escenarios sean equivalentes, pero no puedo precisar qué es.

Admito que no puedo precisar los problemas en la pregunta... en parte porque creo que hay algunas posibles confusiones y conceptos erróneos en la configuración. Creo que @Mockingbird destacó algunos de los conceptos erróneos.

Por lo tanto, ofrezco un diagrama de espacio-tiempo en papel cuadriculado girado (para que podamos visualizar las marcas) para ayudar a aclarar la situación.

Considere un tren (cuya longitud en reposo L 0 = 10 ) moviéndose hacia la derecha con
velocidad v = A B O A = ( 3 / 5 ) , de modo que γ = 1 1 v 2 = O A O B = ( 5 / 4 ) .

Tren de Einstein: diagrama de espacio-tiempo en papel cuadriculado girado

En el evento de encuentro O [que tanto la Estación como el Tren asignan (x=0,t=0)], se emiten señales luminosas.

Nota: La Estación observa que el Tren tiene longitud L o b s = L 0 γ = 10 ( 5 4 ) = 8 (longitud de contracción) .
Por lo tanto, la Estación dice "la parte trasera del tren está a medio tren de distancia: O H = 4 unidades",
mientras que el Tren dice "la parte trasera del tren está a medio tren de distancia: O H 0 = 5 unidades".
(Tenga en cuenta que Tren dice
H 0 = ( X = 5 , t = 0 ) es simultáneo con el evento O , pero
H = ( X = 5 , t = 3 ) NO es simultáneo con el evento O [aunque Station dice que H es simultáneo con O] (relatividad de la simultaneidad) .)

La señal dirigida hacia atrás llega a la parte trasera del tren en el evento. mi 1 .

  • La estación dice mi 1 tiene coordenada espacial X 1 , S t a t i o norte = ( 0.5 L o b s ) + v t 1 , S t a t i o norte ,
    donde t 1 , S t a t i o norte = X 1 , S t a t i o norte C . Entonces, X 1 , S t a t i o norte ( 1 + v ) = ( 0.5 L 0 γ ) .
    De este modo, X 1 , S t a t i o norte = ( 0.5 ( 10 ) 5 4 ) 1 + 3 5 = 2.5 y entonces, t 1 , S t a t i o norte = 2.5 .
    La estación dice mi 1 = ( X = 2.5 , t = 2.5 ) .

  • el tren dice mi 1 tiene coordenada espacial X 1 , T r a i norte = ( 0.5 L 0 ) ,
    donde t 1 , T r a i norte = X 1 , T r a i norte C . Entonces, X 1 , T r a i norte = ( 0.5 ( 10 ) ) = 5 y entonces t 1 , T r a i norte = 5 .
    tren dice mi 1 = ( X = 5 , t = 5 ) , que es 2 tics de reloj después del evento H .

Entonces, espero que esto aclare la confusión.

El evento de la luz que golpea la parte trasera del tren ocurre una sola vez y ocurre exactamente en el mismo instante en ambos marcos de referencia. El tiempo transcurrido desde que se emitió la luz es menor en el marco de la estación que en el marco del tren, pero eso no significa que el evento ocurra en la estación antes de que ocurra en el tren, solo significa que los dos observadores asignan diferentes valores a la coordenada de tiempo para el evento.