¿Existe prueba comprobada de la dilatación del tiempo en el marco estacionario, desde la perspectiva del marco en movimiento? [cerrado]

Sé que han probado la dilatación del tiempo en el marco móvil desde la perspectiva del marco estacionario, por ejemplo, comparando dos relojes de cesio en la prueba del avión jumbo.
Pero, ¿se han realizado pruebas en el otro lado de la ecuación? pruebas para mostrar la dilatación del tiempo en el marco estacionario desde la perspectiva del marco en movimiento?

Sé que esto va al corazón de la relatividad, y ciertamente conozco las fórmulas para la transformación de Lorentz.
Solo quiero saber si esto ha sido realmente probado.

Editar, parece haber cierta confusión sobre la paradoja de los gemelos. El problema es si un gemelo lleva un cohete a una estrella distante. El gemelo en la tierra verá que el cohete se aleja y verá un reloj en el cohete moviéndose más lento, pero el gemelo en el cohete verá que la tierra se aleja, por lo que verá que el reloj de la tierra se mueve más lento. La paradoja es cuando regresa el gemelo cohete, ¿quién es más joven? Ambos no pueden ser más jóvenes.

Así que mi pregunta, nuevamente, es si realmente se probó si un gemelo en el cohete ve que la Tierra se aleja y, por lo tanto, ve que un reloj terrestre se mueve más lento. ¿Se ha probado esto de alguna manera? Sé que se ha probado que el gemelo atado a la tierra verá un reloj en el cohete moviéndose más lento. ¿Pero se ha probado lo contrario?

La simetría de Lorentz garantiza que la verificación de la dilatación del tiempo en el marco "estacionario" verifica el resultado correspondiente en el marco "en movimiento". Donde debemos tener cuidado con los términos "estacionario" y "en movimiento" ya que no tienen significado en la relatividad especial.
@Charlie entiendo todo eso. Sólo me preguntaba si realmente ha sido probado. Han hecho varias pruebas sofisticadas en la primera mitad. ¿Han hecho algo en la segunda mitad?
¿La prueba con el Jumbo Jet no fue diseñada para probar la relatividad general? ¿Para ver si un reloj más alto en un campo de gravedad marca más rápido que un reloj más bajo en el campo?
¿Podría aclarar lo que quiere decir con esto: "pruebas para mostrar la dilatación del tiempo en el marco estacionario desde la perspectiva del marco en movimiento?" No entiendo la prueba que se busca.
@DescheleSchilder Sí, exactamente. Mostró que el reloj en el jumbo jet iba más lento que el reloj en tierra, debido a la dilatación cinética del tiempo.
@Dale La prueba del jumbo jet mostró la dilatación del tiempo cinético al mostrar que el reloj del jumbo jet funcionaba más lento que un reloj en el suelo desde la perspectiva del marco del suelo. Me pregunto si se ejecutó la prueba opuesta, para mostrar que el reloj en el suelo funciona más lento, desde la perspectiva del marco en movimiento, por ejemplo. como el reloj del jumbo jet.
pero el reloj estacionario tiene que correr más lento en el marco del jet. ¿Qué hay para probar?
No creo que el avión Jumbo fuera lo suficientemente rápido como para mostrar la dilatación del tiempo debido a la velocidad del avión. Pero volaba lo suficientemente alto como para probar la predicción de la Relatividad General para mostrar los diferentes ritmos de los relojes a diferentes alturas en el campo de gravedad de la Tierra. Entonces no era una prueba para SR sino para GR.
De hecho, es una prueba para SR, aunque GR también está involucrado: en.wikipedia.org/wiki/Hafele%E2%80%93Keating_experiment
@foolishmuse dijo “el reloj en el suelo corre más lento, desde la perspectiva del marco en movimiento, p. como el reloj del jumbo. Esa no es una predicción de la relatividad. Todos los marcos de referencia concuerdan sobre la cantidad y la dirección de la diferencia en el tiempo del reloj. Entiendes mal la relatividad si crees que está predicha por ella. Esa es la paradoja de los gemelos.
@foolishmuse Aunque una de mis preguntas SE no ha sido muy bien recibida, creo que su pregunta está entrelazada con ella: physics.stackexchange.com/questions/575891/…
¿Qué es un "marco estacionario"?
@WillO Lo que estás preguntando es toda la base de la paradoja de los gemelos. ¿Qué gemelo está en el marco estacionario? Depende de a quién le preguntes. Bastante divertido que mi pregunta se cierre por falta de claridad, dos años después de haber sido respondida con éxito.

Respuestas (3)

Supongamos que dos objetos idénticos están en movimiento relativo entre sí. Supongamos también que obtuvieron su movimiento de forma simétrica (acelerándose entre sí con la misma aceleración)). Sus relojes están sincronizados en la salida.
Si uno de los dos acelera y desacelera para entrar en el otro objeto, habrá una diferencia de tiempo en los relojes.
De hecho, esto equivale a la paradoja de los gemelos, como se afirma en un comentario.
Pero también funciona al revés. Por eso hay una simetría entre los dos objetos.

Es difícil probar directamente que cada reloj que se mueve inercialmente observa que el otro se mueve más lento, principalmente porque los objetos inerciales que se mueven rápidamente abandonarán la vecindad de la Tierra. Por lo tanto, las pruebas de dilatación del tiempo generalmente han utilizado relojes no inerciales, para los cuales las cosas son mucho más complicadas y que pueden no ser necesariamente simétricas. Solo recientemente se han puesto a disposición relojes atómicos que son lo suficientemente sensibles como para detectar la dilatación del tiempo a velocidades "ordinarias", y es probable que configurar un experimento simétrico sea muy complicado incluso para estos.

Sin embargo, ha habido muchas pruebas indirectas. En particular, si se mantiene la invariancia de Lorentz, la situación de dos relojes que se mueven inercialmente es completamente simétrica. Ha habido muchas pruebas de la invariancia de Lorentz (consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Modern_searches_for_Lorentz_violation ) que han puesto límites muy estrictos a la cantidad de variación posible de la transformada de Lorentz. Así que toda la evidencia es que la situación debe ser muy cercana a la simetría.

También tenga en cuenta que la cantidad de dilatación del tiempo predicha por SR (y teorías similares) es una fórmula que involucra v 2 / C 2 dónde v es la velocidad relativa de los relojes. Para que la dilatación del tiempo no sea simétrica, esta fórmula tendría que ser incorrecta de alguna manera, por ejemplo, al involucrar términos en potencias impares de v , o algunos términos adicionales que dan una velocidad "absoluta". Hasta ahora, todas las pruebas han coincidido con la fórmula, y algunas de ellas (por ejemplo, Chou et. al. 2010) han sido muy sensibles, involucrando velocidades mucho menores que, por ejemplo, la velocidad orbital de la Tierra. Entonces, de nuevo, hay muy poco espacio para cualquier asimetría en los relojes que se mueven inercialmente.

Gracias por la respuesta y la página wiki. El concepto de Lorentz (desarrollado en el siglo XIX) está completamente basado en la relatividad y el espacio-tiempo, pero no tiene en cuenta los campos cuánticos. QFT se desarrolló algunos años después. Sabemos que existe, pero parece ser ignorado en estos conceptos. El experimento MM en busca de un éter no dio ningún resultado porque la luz viaja solo en el espacio-tiempo y no se ve afectada por estos campos. Pero, en mi teoría, el campo de gluones es fundamental para la dilatación cinética y gravitacional del tiempo, la gravedad y la materia oscura. Necesitamos nuevas fórmulas para reflejar esto.
La teoría cuántica de campos es lo que obtienes cuando combinas la mecánica cuántica con la relatividad especial. Lejos de eliminar la necesidad de la invariancia de Lorentz, QFT depende de ella. Lo cual está bien, porque el experimento ha validado la invariancia de Lorentz con una alta precisión.
Desde su enlace a las pruebas de invariancia de Lorentz, es muy interesante ver que mi concepto general no está tan fuera de lugar como para no haber sido considerado previamente: "Estos modelos introducen violaciones de Lorentz y CPT a través de la ruptura de simetría espontánea causada por campos de fondo hipotéticos , lo que resulta en algún tipo de efectos de marco preferidos. Esto podría conducir, por ejemplo, a modificaciones de la relación de dispersión, causando diferencias entre la velocidad máxima alcanzable de la materia y la velocidad de la luz".

De hecho, un observador inercial puede atribuirse a sí mismo un estado de "reposo adecuado" o "movimiento propio". Sin embargo, en RS, un observador rara vez se encuentra en un "marco en movimiento", un observador generalmente está "en reposo" en su propio marco. Dos relojes separados espacialmente y sincronizados con Einstein de su "marco de reposo" miden un intervalo de tiempo más largo que un solo reloj, que está cambiando de posición espacial (se está moviendo) en su marco (dilatación del tiempo).

SR reconoce solo una sincronización de relojes espacialmente separados: el de Einstein .

Sin embargo, hubo experimentos con rotores de Mossbauer (pruebas de dilatación del tiempo) en centrífugas;

  • si un observador (absorbedor) está en reposo en el centro de la centrífuga y una fuente de radiación está unida al borde de la centrífuga, este observador mediría γ veces menor frecuencia de radiación, o "el reloj en movimiento va más lento que el suyo"

  • Si un observador (absorbedor) está conectado al borde de una centrífuga y una fuente de radiación está ubicada en el centro, este observador mediría γ veces mayor frecuencia de radiación, o que un "reloj en reposo corre más rápido que el suyo propio"

  • Si dos observadores están ubicados en los lados opuestos de un borde de un anillo giratorio, medirían la ausencia de dilatación de los relojes del otro ( prueba de dilatación del tiempo de Champeney y la Luna )

La circunferencia puede tener un diámetro arbitrariamente grande; es decir, este observador giratorio puede ser cuasi - inercial; eso no cambia mucho las cosas. El observador giratorio simplemente no puede atribuirse a sí mismo un estado de reposo.

Es bueno señalar que A. Einstein en su célebre artículo de 1905 enseña que, desde el punto de vista del "observador en movimiento", un reloj "en reposo" está corriendo. γ veces más rápido que el suyo.

Un reloj es más lento que el otro y viceversa - es una tontería - incluso en la Relatividad Especial

@Mohammad Javanshiry, ya proporcioné la cotización. La cita fue tomada directamente del artículo de Einstein, solo léala cuidadosamente. Einstein indicó claramente que la fuente estaba "en reposo" y el observador "en movimiento". Tenga en cuenta que Einstein adjuntó la dilatación del tiempo al observador. De hecho, el desplazamiento hacia el azul Doppler relativista no significa que el reloj de la fuente esté funcionando más rápido. No significa también, que se está ejecutando más lento. Significa que el reloj de la fuente está funcionando más lento, más rápido o al mismo ritmo; en cualquier caso, eso depende puramente de lo que un observador piensa sobre su propio movimiento. Uno puede asociar la dilatación del tiempo al observador, a una fuente o incluso a ambos.

Si aún no está claro, lea 34-6 El efecto Doppler, efectos relativistas en la radiación , conferencias de Feynman. Tenga en cuenta que Feynman considera el efecto en el marco del observador estacionario Y en el marco de la fuente estacionaria . En el primer caso atribuye la dilatación del tiempo a la fuente (34.12), en el segundo al observador en movimiento. En el segundo caso (34.14) Feynman divide la frecuencia de la fuente por 1 − v 2 / C 2 .

Si un observador se mueve hacia una fuente estacionaria de radiación, la frecuencia de la fuente aumenta (desplazamiento hacia el azul) debido a la dilatación del reloj del observador. Dado que su reloj va más lento, el "mundo exterior" se le aparece como si estuviera en modo de avance rápido.

@foolishmuse No sé por qué debaten la paradoja de los gemelos. La paradoja de los gemelos tiene una resolución trivial en el marco de la teoría del éter de Lorentz .

Tampoco sé por qué han decidido que la velocidad de la luz es isotrópica en todos los marcos de referencia .

Si un observador en un laboratorio inercial quiere medir la velocidad de un reloj "en movimiento", primero debe configurar el equipo de laboratorio o sincronizar dos relojes espacialmente separados dentro de su laboratorio, digamos A y B. Para sincronizar estos relojes, debe saber, cuánto tiempo viaja un pulso de luz del reloj A al reloj B, es decir, debe conocer la velocidad de la luz en un sentido . Pero, para medir la velocidad de la luz en un solo sentido, debe sincronizar los relojes. Por lo tanto, hay un razonamiento circular . No es posible medir la velocidad de la luz en un solo sentido antes de cierto esquema de sincronización. Sin embargo, es posible medir la velocidad de la luz de un lado a otro por medio de un solo reloj.

Dado que la velocidad unidireccional de la luz depende de la convención de sincronización, la dilatación unidireccional también depende de la convención de sincronización . Todo eso está claro durante más de 100 años, Einstein lo entendió perfectamente bien .

SR asume que la velocidad de la luz en un sentido es isotrópica en todos los marcos de referencia en movimiento relativo, pero no es un hecho confirmado experimentalmente. Es una convención, también conocida como sincronización de Einstein , o convención de sincronía estándar. Si cada observador sincroniza el reloj de acuerdo con Einstein, cada reloj "en movimiento" con respecto a él parecería funcionar más lento que el suyo, espacialmente separados.

La convención de sincronía de Einstein es solo un caso especial de la convención de sincronía de Reichenbach, o sincronización no estándar . Esta sincronización permite velocidades de la luz anisotrópicas en un sentido, pero mantiene la velocidad de la luz en dos sentidos isotrópica.

Por ejemplo, este observador puede suponer que su laboratorio se está moviendo relativamente a un reloj "estacionario". En este caso, debe tener en cuenta su propia velocidad en el marco del reloj estacionario y volver a sincronizar los relojes en su laboratorio de acuerdo con la convención de sincronía anisotrópica (de Reichenbach) . En este caso, el reloj "estacionario" mediría un intervalo de tiempo más largo o parecería correr más rápido.

Lo mismo ocurre con el efecto Doppler relativista. Tan pronto como reajuste el equipo de laboratorio o cambie la interpretación, puede hacer que el "reloj en movimiento" funcione a la velocidad que desee: más lento (si cree que el reloj se mueve dentro de su marco) o más rápido (si cree que se están moviendo relativamente a un reloj estacionario).

Sin embargo, los entusiastas fanáticos de SR no quieren admitir que un observador puede estar "moviéndose" a sí mismo, aunque admiten que el movimiento es relativo. Esta es la paradoja.

Escribí esta nota para evitar problemas de sincronización y resolverlo solo por medio del efecto Doppler relativista ; esto demuestra que esas maravillas como "un reloj es más lento que el otro y viceversa" es simplemente una tontería.

Por cierto, hay un buen artículo que aborda la paradoja de los gemelos .

Creo que esta respuesta es otra confirmación de la solución a la paradoja de los gemelos. Debido a que la prueba se realiza en una centrífuga, el anillo giratorio cambia constantemente los marcos de inercia, por lo que sí, vería que el reloj en el centro funciona más rápido. Creo que para hacer la prueba por la que estoy preguntando, el marco móvil tendría que correr en línea recta alejándose del marco estacionario y no regresar.
"A. Einstein en su célebre artículo de 1905 enseña que, desde el punto de vista del "observador en movimiento", un reloj "en reposo" está marcando γ veces más rápido que el suyo propio". ¿Podría por favor dar una referencia directa a esto? Recuerde que el desplazamiento hacia el azul de una fuente en movimiento, debido al efecto Doppler, no indica que el reloj de la fuente vaya más rápido.
@foolishmuse, un observador en el borde si un anillo giratorio ve que el reloj en el centro corre más rápido porque su propio reloj (y el observador mismo) corre más lento, no porque esté cambiando constantemente el marco de inercia. Tenga en cuenta que solo cuando la dilatación del tiempo se mide en caminos cerrados, no es convencional y se puede medir inequívocamente como la velocidad de la luz en dos sentidos. La dilatación unidireccional depende de la convención de sincronización del reloj. Lea el capítulo "sincronizaciones no estándar" aquí: en.wikipedia.org/wiki/One-way_speed_of_light
Por lo tanto, antes de medir la dilatación del reloj único que se mueve del punto A al punto B, se deben sincronizar dos relojes en los puntos A y B. La dilatación del tiempo medida dependería de la convención de sincronización del reloj. pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/… . Ahora, surge el siguiente problema: ¿cómo se deben sincronizar los relojes en un marco "estacionario" y cómo en uno "en movimiento"? Solo después del procedimiento de sincronización se puede realizar una medición unidireccional.
@Albert, la base de la paradoja de los gemelos en SR es que tanto el gemelo de la tierra como el gemelo del cohete ven que el otro se aleja y, por lo tanto, ambos ven que el otro reloj se mueve más lento. Solo cuando el gemelo del cohete cambia de dirección y regresa a la Tierra se produce la resolución, y esto se debe a que el gemelo del cohete ha cambiado los marcos de inercia. Puedes verlo todo aquí: en.wikipedia.org/wiki/Twin_paradox Según esa resolución, un objeto que orbita alrededor de un observador cambiaría constantemente los marcos de inercia y, por lo tanto, no habría paradoja.
@Albert Pero solo estoy preguntando sobre la primera mitad del problema. ¿Se han realizado pruebas para demostrar que tanto el gemelo terrestre como el gemelo cohete ven al otro reloj como lento? Parece que estás diciendo que esto no es cierto en absoluto. Pero, ¿por qué mucha gente estaría debatiendo la paradoja de los gemelos si esto no fuera cierto en primer lugar?
No es posible decir inequívocamente que ven lento el otro reloj. También pueden verlo rápido. O uno es lento y otro es rápido. Dado que es difícil incluirlo en una nota breve, he agregado información a mi respuesta. Pero. El artículo de Norton brinda mucha información. pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/… . Sin embargo, se olvidó por completo de mencionar que la velocidad de la luz en un sentido es anisotrópica en relación con la superficie de la Tierra.
@Albert, el artículo de Lorentz Ether Theory fue muy interesante. De la conclusión: "La introducción a la teoría relativista de los observadores que reconocen el estado de movimiento propio en relación con los marcos de referencia de terceros permite que la solución de la paradoja se limite a la cinemática de su movimiento. La teoría del éter no necesita trucos. para dar cuenta de la diferencia de edad..." Entonces él rechaza la paradoja de los gemelos (y mi pregunta) como discutible. No es la respuesta que estaba pensando, pero una buena respuesta, no obstante.
¡Gracias! Sí, no hay paradoja en el marco de LET, es más bien un efecto. Este artículo simula toda la cinemática de la Teoría Especial: contracción de longitud, dilatación del tiempo, Transformaciones de Lorentz, reciprocidad de LT, adición de velocidad relativista, efecto Doppler relativista, paradoja de los gemelos, paradoja de la nave espacial de Bell... en los ejemplos simples de barcos que flotan en el agua. arxiv.org/abs/1201.1828 .
¿Existe prueba comprobada de la dilatación del tiempo en el marco estacionario, desde la perspectiva del marco en movimiento? [cerrado]
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