Dificultad para comprender las tres clases de eventos del cono de luz.

Recientemente estoy leyendo el Capítulo 2: Espacio y tiempo de Una breve historia del tiempo . El párrafo que sigue al cono de luz dice:

Dado un evento P, uno puede dividir los otros eventos en el universo en tres clases. Aquellos eventos que pueden ser alcanzados desde el evento P por una partícula u onda que viaja a la velocidad de la luz o por debajo de ella se dice que están en el futuro de P. ... Solo los eventos en el futuro de P pueden verse afectados por lo que sucede en P porque nada puede viajar más rápido que la luz.

Permítanme explicar mi entendimiento y cómo eso me confunde usando los "eventos en el futuro de P".

En primer lugar, creo que el "evento" aquí significa la ocurrencia de algo . Por ejemplo: un avión aterriza en el aeropuerto; una manzana se cae del árbol; un volcán entra en erupción.

En segundo lugar, el "futuro" significa que la ocurrencia de otro evento, digamos, Q, es posterior a la ocurrencia del evento P. En otras palabras, todos los observadores deben estar de acuerdo en que el orden de ocurrencia de P y Q es "P primero, Q después". ". ( Nota : ¿Este entendimiento implica un orden absoluto de ocurrencia de eventos que puede implicar además la noción de tiempo absoluto? Si es así, creo que ya estoy equivocado aquí porque se acepta que no hay tiempo absoluto).

Tercero, cuando decimos que un evento está "en el futuro" , nos referimos a la ocurrencia , no a la observación , de este evento está en el futuro. Por ejemplo, cuando digo "Nos vemos mañana a las 9 am", me refiero a que la ocurrencia de "yo te veo" ocurre en un momento futuro (mañana a las 9 am). No digo que ya te haya visto hoy pero alguien más observa "yo te veo" mañana a las 9 am .

A continuación, déjame usar el ejemplo del libro para explicar mi confusión:

Por ejemplo, si el sol dejara de brillar en este mismo momento, no afectaría las cosas en la tierra en el momento presente porque estarían en el otro lugar del evento cuando el sol se apagó. Lo sabríamos solo después de ocho minutos, el tiempo que tarda la luz en llegar hasta nosotros desde el sol. Solo entonces los eventos en la tierra estarían en el futuro cono de luz del evento en el que se apagó el sol.

Aquí, digamos:

  • Hora T0: El evento Pes the sun ceases to shine.
  • Hora T1(un minuto después T0): El evento E1es It starts to rain.
  • Hora T2(dos minutos después T0): El evento E2es A car crashes into a tree.
  • Hora T8(ocho minutos después T0): El evento E8es John Doe observes the sun goes out.
  • Hora T10(diez minutos después T0): El evento E10es Jane Doe's laptop battery dies.

La última oración del ejemplo dice:

Solo entonces los eventos en la tierra estarían en el futuro cono de luz del evento en el que se apagó el sol.

Por lo tanto, solo E8y E10se encuentran en el cono de luz futuro de P, lo que sugiere que, según mi entendimiento, solo E8y E10están en el futuro de P. Puedo ver eso porque E8y E10ocurren después de P.

Pero ¿ E1y E2? ¿ No ocurren también después P? ¿No deberían contarse como "en el futuro" Ptambién?

Además, incluso si E8y E10se encuentran en el futuro cono de luz de P, sus ocurrencias no pueden ser observadas por los observadores del sol. Entonces, ¿cuál es el punto de decir "... se puede llegar desde el evento P"? En mi ejemplo, la luz que Pemite ha llegado a los eventos E8y E10, ¿entonces qué?

Si cambio mi comprensión de "evento" de "ocurrencia" a "observación", parece tener más sentido. Por ejemplo, si redefino mi ejemplo anterior de la siguiente manera:

  • Hora T0: El evento Pes the sun ceases to shine. Al mismo tiempo, un automóvil choca contra un árbol en la Tierra.
  • Hora T8(ocho minutos después T0): El evento E8es An observer on the sun observes the car crash.

Esto tiene cierto sentido porque si un observador en el sol quiere observar un evento, este evento debe ocurrir dentro del límite del Pcono de luz de . Sin embargo, el término eventtendría dos significados en el mismo contexto: se refiere a la "ocurrencia" para Ppero la "observación" para E8. Esto parece violar la necesidad de coherencia en la lógica.

¡Gracias por cualquier ayuda! Es un buen fin de semana, pero estoy luchando con este problema durante bastante tiempo. Tal vez debería cerrar el libro e irme a la cama...

"Creo que el 'evento' aquí significa la ocurrencia de algo" Correcto, pero en relatividad 'evento' tiene un significado más preciso que en un lenguaje no técnico. Un evento está localizado en el tiempo y en el espacio.

Respuestas (1)

Los eventos E1 y E2 no están en el futuro del evento E0 porque ninguna señal de E0 podría haberlos alcanzado. (La señal más rápida tarda ocho minutos, no uno o dos, en viajar del Sol a la Tierra). No están en el cono de luz delantero de EO. Están en lo que Hawking llama el "otro lugar" de E0, ni en su cono de luz hacia adelante ni en su cono de luz hacia atrás.

Puede observar que ocurren uno y dos minutos después de E0, pero, si los observa otro observador inercial que se mueve en relación con usted, podrían ser dos y tres minutos antes de E0. O uno de ellos podría ser anterior y el otro posterior a E0. ¡Por lo tanto, no se pueden describir como si estuvieran en el futuro o en el pasado de E0!

Hay un orden temporal absoluto para los eventos dentro del cono de luz, pero no para los eventos fuera del cono de luz.

El orden temporal absoluto de los eventos dentro del cono de luz no implica un tiempo absoluto. Ocurre porque las transformaciones de Lorentz preservan el ordenamiento temporal dentro del cono de luz, aunque no preservan la separación temporal numérica de los eventos.

Creo que debes aclarar que "evento" en relatividad significa un punto en el espacio-tiempo.
Creo que lo que quieres decir es: cuando hablamos de si un evento Q está en el futuro o en el pasado del evento P, primero que nada, debemos observar Q. Entonces tendremos información para medir si Q está antes o después de P porque el el tiempo es relativo al observador. En otras palabras, el libro asume un observador que está en el mismo marco de referencia inercial que el evento P y que observa y mide el orden temporal de esos eventos. ¿Estoy en lo correcto?
En mi comentario anterior, asumí un observador en el evento P(o E0). ¿Estaba en lo correcto al asumir tal observador? Además, cuando la señal de Pllega al evento E8, ¿significa esto que el observador Pobserva E8? (No lo creo, porque tardará otros 8 minutos en E8llegar al sol, ¿verdad?)
@PM2Ring Hmm... ¿El espacio-tiempo es relativo al observador? ¿O todos los observadores comparten el mismo espacio-tiempo? Por lo que he leído, parece que comparten el mismo espacio-tiempo que es nuestro universo. Sin embargo, si solo hay un espacio-tiempo, "un punto en el espacio-tiempo" parece tener un tiempo absoluto para todos los observadores porque este punto tiene solo un valor en el eje del tiempo. Todavía estoy usando el sistema de coordenadas espaciales tradicional XYZ para percibir esto, pero tal vez estoy totalmente equivocado aquí.
La frase "un observador que está en el mismo marco inercial que el evento" no tiene sentido. Todos los observadores y todos los eventos están en todos los marcos inerciales.
La frase “un observador en el evento P” indica confusión. No es necesario estar “en” un evento para observarlo.
Todos los observadores y todos los eventos están en el mismo espacio-tiempo compartido, pero los diversos marcos de inercia para varios observadores tienen diferentes sistemas de coordenadas para asignar ( t , X , y , z ) coordenadas de cada evento. No hay tiempo absoluto. Hay un "eje de tiempo" para cada cuadro. Por eso puede haber dilatación del tiempo.
@G.Smith ¡Gracias por su respuesta! Debo decir que necesitaré más tiempo para estudiar los materiales relacionados, pero aceptaré su respuesta. Volveré cuando tenga más preguntas.