Dilatación del tiempo en general y en particular para dos satélites GPS opuestos

Hay una cosa del espacio-tiempo. Moviéndose a través del espacio a la velocidad de la luz y no se mueve a través del tiempo. Permanece estacionario y no te muevas a través del tiempo.

Ninguno de estos es cierto. Moverse por el espacio a la velocidad de la luz significa que no tiene masa y siempre se moverá por el espacio a la velocidad de la luz, en cualquier marco de referencia. Permanecer estacionario en un marco de referencia en particular significa que no se mueve a través del espacio en ese marco de referencia, aunque puede moverse de acuerdo con otros marcos de referencia. En ninguno de los dos casos dejas de "moverse en el tiempo". El tiempo pasa mientras un objeto está estacionario, y la dilatación del tiempo se aplica a los objetos que se mueven en su marco de referencia , que puede incluirlo o no. No existe un marco de referencia válido para un objeto que se mueve a la velocidad de la luz.

P1: ¿Eso implica que hay un punto en el espacio, que puede considerarse estacionario para nuestro universo visible, donde el reloj va más rápido que en cualquier otro lugar?

No. De hecho, uno de los postulados más fundamentales de la relatividad es que no existe un marco de referencia que pueda declararse inequívocamente como "estacionario". Si suponemos que hay un marco de referencia estacionario absoluto con el que debemos comparar todos los demás, el problema es que no hay ningún experimento que pueda hacer que pueda distinguir entre moverse a una velocidad constante en relación con este marco y estar estacionario en ese marco. .

(Entiendo que el universo se expande en todas direcciones, pero no puedo relacionarlo con Q1)

Bueno, no se relaciona con Q1, así que esto no es un problema.

P2: Nuestra galaxia se mueve por el espacio. ¿Significa eso que tenemos algún valor de referencia para la dilatación del tiempo en relación con el punto de Q1 (si es válido)?

No , porque tienes que medir el movimiento de nuestra galaxia en relación con alguna otra cosa , y qué otra cosa en particular eliges no tiene ningún significado fundamental. Podría ser el centro del supercúmulo de Virgo, o el marco de referencia donde no hay efecto Doppler en el fondo cósmico de microondas, o una de muchas otras referencias posibles. Cada uno te da una respuesta diferente para la velocidad de la Vía Láctea, y cada uno te dice que un marco de referencia diferente es estacionario. Esto está bien porque, como ya se mencionó, cada marco de referencia no es estacionario en relación con algún otro marco de referencia. No existe un marco de referencia que todos los observadores puedan aceptar que es estacionario.

La Tierra se mueve a través del espacio en alguna dirección con velocidad VTierra. En ese momento particular, tenemos dos satélites GPS en ubicaciones opuestas en la órbita con velocidad VGPS y en el plano de la órbita, que es paralelo a la dirección del movimiento de la Tierra. En ese momento: La velocidad del primer satélite es VGPS1 = VTierra + VGPS La velocidad del segundo satélite es VGPS2 = VTierra - VGPS. PPrincipal: Si VGPS1 > VGPS2, ¿significa eso que el reloj de GPS1 (velocidad más rápida en el espacio) va más lento que el reloj de GPS2 (velocidad más lenta en el espacio)?

Depende de cómo te estés moviendo en relación con la Tierra cuando observes esto .

Si está parado en relación con el baricentro del Sistema Solar, la velocidad de la Tierra es distinta de cero, por lo que se observa que el satélite GPS1 se mueve más rápido que el satélite GPS2 en algún momento. Esto significa que se observaría que el tiempo pasa más lento para los eventos en GPS1 que para los eventos en GPS2, los cuales serían más lentos que los eventos para un objeto estacionario en este marco.

Si está parado en relación con el centro de masa de la Tierra, se observa que ambos satélites se mueven a la misma velocidad, por lo que no hay diferencia en la tasa de paso del tiempo para ellos. El paso del tiempo de ambos satélites se ralentiza en la misma cantidad en relación con el paso del tiempo de un objeto estacionario en este marco.

Si está parado sobre el satélite GPS1, entonces el satélite GPS1 está estacionario en su marco y el satélite GPS2 se está moviendo, por lo que observa que el tiempo pasa más lento en el GPS2 que en el GPS1.

Puede obtener cualquier respuesta que desee a esta pregunta simplemente colocándose en un marco de referencia particular.

P1
En relatividad especial (SR) todos los marcos de referencia inerciales son equivalentes en cuanto a la descripción de eventos físicos. En el marco del observador$S$el reloj de un marco$S'$, moviéndose con velocidad relativa uniforme$v$, marca más lento. Esta es la dilatación del tiempo en SR. Por supuesto, el reloj de$S$se mide por$S'$para marcar más lento también.

La situación es simétrica siempre que los marcos de referencia sean inerciales. En cambio, si uno de los marcos está experimentando una aceleración, por ejemplo, acelerando alejándose del otro marco o girando alrededor, la simetría se rompe y SR se aplica solo al marco inercial.

P2
Según la relatividad general (GR) las galaxias no se mueven por el espacio, sino que es el espacio-tiempo el que se expande.

Q3
La pregunta 3 es simplemente la relación entre relojes en diferentes marcos de referencia como en Q1. Aquí descuido los débiles campos gravitatorios de la tierra y el sol.

QPrincipal
La respuesta depende del marco de referencia que elija como observador. Consulte P1.