Recientemente hice una pregunta aquí sobre si la dirección en la que viajamos importa en la teoría de la relatividad: ¿ Importa en qué dirección viajo en la teoría de la relatividad?
Después de obtener respuestas e investigar más sobre el tema, descubrí que estaba hablando de velocidades relativas a la Tierra todo el tiempo. Entonces, cuando dije, por ejemplo, que me alejo de la Tierra al 50% de la velocidad de la luz, asumí automáticamente que esta es también la velocidad que puedo usar para calcular la dilatación del tiempo.
Pero dado que la Tierra ya viaja a una velocidad siempre variable y, por lo tanto, no se detiene en el espacio, creo que también debo incluir esto en el cálculo.
Quiero decir, si viajara exactamente en la dirección opuesta a la que la tierra actualmente "vuela" y exactamente a la misma velocidad, esto significaría que estoy parado y que el tiempo para mí en realidad pasaría lo más rápido posible, mientras que el el tiempo en la tierra todavía está ralentizado, como siempre debido a su velocidad.
Entonces: lo que quería mostrarles es que realmente parece depender de dónde mido realmente la velocidad a la que viajo y lo que considero la "raíz".
Alejarse de la tierra a cierta velocidad puede significar moverse más rápido en el espacio O moverse más lento en el espacio y, por lo tanto, también significa un flujo de tiempo más lento o más rápido que el de la tierra.
¿Tengo razón con esto? ¿O estoy totalmente equivocado y es válido medir la velocidad que viajo por cuánto se hace más grande la distancia de mí a la tierra?
ACTUALIZAR
En realidad, creo que he entendido la respuesta de @John Rennie, y realmente parece explicar muchos de los problemas con los que me encontré antes.
Su respuesta fue, al menos a mi entender, la siguiente: si dos objetos en el espacio permanecen juntos, comparten el mismo flujo de tiempo. Si la distancia entre los objetos cambia con el tiempo, no podemos decir cuál verá el reloj del otro ir más lento y cuál verá el reloj del otro ir más rápido. Para decir eso, necesitamos volver al cambio de velocidad que condujo al aumento/disminución de la distancia. Aquí, necesitamos determinar cuál de los objetos cambió su velocidad por el método que mencionó John. Y esto nos llevará a la respuesta.
Esto también explica perfectamente la paradoja de los gemelos. Pero después de hacer algunos experimentos mentales, me encontré con un escenario que no puedo explicar:
Imagina que los humanos hemos construido una estrella de la muerte como base móvil en el espacio. Esta estrella de la muerte también tiene muchas naves de combate más pequeñas a bordo. Ahora la estrella de la muerte comienza a alejarse de la tierra, digamos, 0.1c. Según la gente en la tierra, el tiempo en el comienzo de la muerte ahora va un poco más lento que el tiempo en la tierra. Después de un tiempo, un caza en la estrella de la muerte comienza a volar el doble de rápido (0.2c con respecto a la tierra, 0.1c con respecto a la estrella de la muerte) en la misma dirección para explorar el espacio próximo. Según los terrícolas, el tiempo en el caza va incluso más lento que el tiempo en la estrella de la muerte. Los muchachos de la estrella de la muerte lo confirman y notan que el tiempo del luchador parece ir más lento en comparación con su tiempo. Después de un tiempo, el luchador encontró algún enemigo y decide regresar a la estrella de la muerte para alertarlos.
Aquí, el luchador tiene 2 opciones:
1) dado que la estrella de la muerte también está en camino, podría detenerse y esperar hasta que aparezca la estrella de la muerte.
2) Detenerse y moverse en la otra dirección para informar a la estrella de la muerte más rápido y antes de que se encuentre con los enemigos.
El luchador opta por la opción 2) y vuela de regreso a 0.1c. Para los terrícolas, el luchador ahora se está acercando a 0.1c, mientras que la estrella de la muerte todavía se aleja a 0.1c. Para la estrella de la muerte, el luchador se acerca a 0.2c.
Y ese es el punto donde esto comienza a ponerse raro: para los terrícolas, la velocidad de los luchadores disminuyó de 0.2c a 0.1c, lo que significa que el reloj de los luchadores ahora va más rápido, aunque sigue siendo más lento que el de la Tierra. En realidad, dado que la estrella de la muerte y el caza se mueven a la misma velocidad con respecto a la tierra, comparten el mismo flujo de tiempo. Para la estrella de la muerte, la velocidad de los luchadores aumentó de 0,1c a 0,2c, lo que significa para ellos que el reloj de los luchadores ahora va incluso más lento que el de la estrella de la muerte.
¿Puede ser realmente?
Alejarse de la tierra a cierta velocidad puede significar moverse más rápido en el espacio O moverse más lento en el espacio y, por lo tanto, también significa un flujo de tiempo más lento o más rápido que el de la tierra.
No hay velocidad relativa al espacio , solo hay movimiento relativo entre los objetos.
Pero dado que la tierra ya viaja a una velocidad siempre variable y, por lo tanto, no se detiene en el espacio,
La Tierra se mueve con respecto a otros objetos como el Sol, la galaxia, otras galaxias, etc.
Cuanto más leo su pregunta, más creo que cree que existe un marco de reposo absoluto con respecto al cual se miden todas las velocidades de los objetos.
Pero no hay un marco de descanso absoluto. En el contexto de la Relatividad Especial, no hay lugar para la noción de "estar quieto en el espacio". Del artículo Reposo Absoluto :
Ahora hacemos la siguiente pregunta: si eliminamos de una región del espacio y el tiempo todo lo palpable (es decir, todo lo que podemos asociar con un marco de descanso), ¿queda algo con lo que podemos asociar un marco de descanso? Cuando la pregunta se plantea de esta manera, la respuesta parece ser claramente no, esencialmente por definición. (Solo si existen entidades palpables pero inamovibles, la respuesta podría ser sí).
Si acepta que hay un marco de referencia inercial preferido , un marco con respecto al cual todos los demás marcos de referencia inerciales en movimiento se mueven absolutamente , entonces necesariamente rechaza la Relatividad Especial.
En la relatividad especial, todo es relativo. Esto incluye la dilatación del tiempo. Como se mencionó, no permite un marco de referencia "privilegiado" porque la relatividad especial requiere que toda la física parezca igual desde cada marco inercial.
Podría viajar en lo que cree que es exactamente la dirección opuesta a la de la Tierra y a la misma velocidad, pero eso solo sería relativo a un objeto estacionario elegido, que solo está estacionario en ese marco de inercia. Entonces, cuando calcule la dilatación del tiempo, se movería a través del tiempo lo más rápido posible en relación con su objeto estacionario y la Tierra parecería experimentar un paso del tiempo más lento.
El punto principal de la relatividad especial, sin embargo, es que no hay forma de que sepamos qué marco inercial es el correcto. ¿Cómo sabes que lo que has elegido como marco absoluto e inmóvil es el correcto? La respuesta es que no. Por lo tanto, cuando medimos velocidades, solo podemos medir una velocidad con respecto a otra. Si te alejas de la Tierra al 50% de la velocidad de la luz, no importa en qué dirección viajes. La dilatación del tiempo será la misma porque estás calculando tu dilatación del tiempo en relación con la Tierra y viceversa.
El concepto de un marco absoluto (aunque nada dice que sea imposible) es incognoscible (al menos desde la perspectiva de la relatividad especial). Requeriría la capacidad de comunicar información instantáneamente para determinar el marco de reposo absoluto y, hasta donde yo sé, no hay nada que respalde que esto sea posible. Por lo tanto, al considerar las cosas usando la relatividad especial, debes recordar que todo es relativo a algo. Todos tienen razón y nadie.
Creo que esta es una respuesta al comentario de Van en lugar de la pregunta original, pero así es como se mide sin ambigüedades la aceleración en SR. Simplemente coloque una esfera de partículas de prueba a su alrededor y luego obsérvelas. Mientras las partículas permanezcan en una esfera centrada en ti, sabes que no estás acelerando. Si está acelerando, la esfera de partículas se moverá en relación con usted y, a partir de la tasa de movimiento relativa a usted, puede determinar su aceleración.
En realidad, no necesita una esfera, ya que bastará con una sola partícula. La razón por la que usé una esfera es que la misma idea se usa en GR, pero aquí las cosas se ponen mucho más interesantes. Por ejemplo, un astronauta que orbita alrededor de la Tierra está acelerando visto desde la Tierra, pero el astronauta no siente aceleración. Sin embargo, al observar su esfera de partículas, nuestro astronauta puede decir que está en un campo gravitatorio porque la esfera cambiará de forma debido a los efectos de las mareas. Necesitas una esfera porque obviamente no puedes cambiar la forma de una sola partícula.
La relatividad también me confunde. El punto central es que no existe un marco de referencia "correcto". Lo simplifico pensando así: el sistema que siente la aceleración obtiene todos los efectos extraños como la dilatación del tiempo. Para alejarse de la Tierra al 50% c, primero debe acelerar, y luego será usted quien obtenga la dilatación del tiempo.
Raskolnikov
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