En Mecánica Newtoniana, el sistema de reposo de un laboratorio en la Tierra se considera (aproximadamente) un sistema de inercia. El hecho de que una pelota lanzada no se mueva en línea recta corresponde a la acción de la fuerza de gravedad.
En relatividad especial, no tenemos una descripción de la gravedad como una fuerza, por lo que el movimiento de la pelota muestra que el marco de reposo del laboratorio no es un marco de inercia. Sin embargo, en muchos experimentos gedanken aplicamos la relatividad especial a situaciones en la Tierra (hipotética) con trenes, etc. Así que allí, el resto del marco del laboratorio se toma silenciosamente como un marco inercial.
Este problema se vuelve aún más pronunciado si adoptamos la terminología de la Física del espacio-tiempo de Taylor y Wheeler , que prefiere el uso del término "marco de caída libre" sobre "marco inercial" en la relatividad especial. Entonces, en silencio, consideran que el marco de reposo de un laboratorio en la Tierra está en "caída libre", aunque claramente está estacionario en relación con la Tierra.
Entonces mi pregunta es: ¿Debería considerarse que el marco de reposo de un laboratorio en la Tierra es un marco de inercia (= marco de caída libre) en relatividad especial o no? ¿Quizás hay algo mal con mi asociación del laboratorio y "su propio" marco de inercia en primer lugar? (Taylor y Wheeler ciertamente sugieren tal asociación al representar un marco de referencia como una cuadrícula de barras y relojes).
Un marco inercial en SR debe definirse como un marco de caída libre. No existe un marco coherente posible para SR en el que usaríamos la definición newtoniana de un marco inercial. En la mecánica newtoniana, la única forma de saber que un marco es inercial es conociendo todas las fuerzas que actúan sobre una masa de prueba, de modo que podamos juzgar si la masa obedece o no las leyes de Newton. Esto requiere que conozcamos, por ejemplo, todas las fuerzas gravitatorias ejercidas por todos los objetos en el universo, sin importar cuán lejos estén. En SR, esto se vuelve imposible incluso en principio, porque no podemos observar cosas instantáneamente a distancia.
Sin embargo, en muchos experimentos gedanken aplicamos la relatividad especial a situaciones en la Tierra (hipotética) con trenes, etc. Así que allí, el resto del marco del laboratorio se toma silenciosamente como un marco inercial.
Los experimentos de este tipo se pueden convertir en experimentos equivalentes en un marco de caída libre y nada cambia. La razón por la que nada cambia es que, por ejemplo, en el experimento mental clásico sobre el tren, solo nos interesa el movimiento horizontal.
adomas baluka