¿Qué significa realmente decir que el tiempo "se acelera" o "se ralentiza"?

Últimamente estaba pensando en la dilatación del tiempo relativista y el tiempo que pasa de manera diferente en otros planetas (que finalmente resultaron ser causados ​​por el mismo principio).

Ahora, de forma bastante natural (como me parece, al menos =) llegué a la pregunta indicada en el título de la pregunta. Esto es lo que quiero decir: el tiempo se mide en diferentes unidades , todas ellas derivadas de un segundo (que es una unidad base del SI ). Según wikipedia , como uno (probablemente) esperaría ( la cursiva es mía):

... la definición histórica de la unidad (segundo) se basó en esta división del ciclo de rotación de la Tierra ...

Es bastante lógico, ya que inicialmente la mayoría de las cosas para las que medimos el tiempo estaban directamente relacionadas con la Tierra y su rotación (es decir, barcos que partían a la hora exacta, etc.).
Siguiendo la cita anterior:

... la definición formal en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es un cronometrador mucho más estable: 1 segundo se define como exactamente "la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133" (a una temperatura de 0 K). Debido a que la rotación de la Tierra varía y también se está desacelerando ligeramente, periódicamente se agrega un segundo bisiesto al tiempo del reloj para mantener los relojes sincronizados con la rotación de la Tierra.

Dicho esto, pasando a mis preguntas ahora:

  1. ¿Qué significa realmente decir que en el planeta A el tiempo es el doble de rápido que en el planeta B? ¿Significa que mientras en el planeta B ocurrirán 9.192.631.770 " períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133 (a una temperatura de 0 K)" en el planeta A 18.385.263.540 tales se producirán radiaciones?
  2. ¿Las radiaciones en el Cesio-133 son consistentemente relativas a las propiedades de todos los demás elementos? Básicamente, lo que estoy preguntando aquí es: si tuviéramos que cambiar dicha radiación de cesio-133 en todo el universo, entonces el mundo físico, tal como lo conocemos, cambiaría por completo (si no dejaría de existir), ¿es correcto?
  3. Cualquier propiedad estable (bajo condiciones dadas) de cualquier elemento podría haber sido seleccionada como base para el segundo, y el Cesio-133 fue recogido, bastante, arbitrariamente, ¿tengo razón al afirmar esto?

Respuestas (2)

¿Qué significa realmente decir que en el planeta A el tiempo es el doble de rápido que en el planeta B?

Es una afirmación sobre observadores, pues el observador en B el tiempo es el doble de rápido en el planeta A. El planeta A no lo sabe, es decir, la definición de segundo es la estándar en ambos planetas.

¿Las radiaciones en el Cesio-133 son consistentemente relativas a las propiedades de todos los demás elementos?

En el marco de todos los involucrados nada cambia. Son las observaciones de los otros fotogramas las que muestran un tiempo diferente.

Cualquier propiedad estable (bajo condiciones dadas) de cualquier elemento podría haber sido seleccionada como base para la segunda,

Sí, cualquier transición radiativa estable identificable de forma única.

Puede obtener una mejor intuición si lee sobre el sistema GPS que también necesita relatividad especial y general para mantener las distancias correctas en la tierra.

¿Significa que mientras en el planeta B ocurrirán 9.192.631.770 "períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133 (a una temperatura de 0 K)" - en el planeta A 18.385.263.540 tales se producirán radiaciones?

La palabra crucial es "mientras". Es absolutamente esencial darle un significado observacional. Para hacer esto se necesitan muchas más palabras.

Debemos suponer que en ambos planetas se han construido laboratorios de física avanzada, y que comunicaciones previas establecieron que en ellos rige la misma física. Por ejemplo, tendrán elementos químicos identificados, entre ellos el cesio. Habrán construido relojes atómicos, siguiendo protocolos bastante similares. (Así como lo hemos hecho aquí en la Tierra, en varios laboratorios en todo el mundo, y aquí tenemos un problema bastante similar: ¿cómo podemos saber que todos esos relojes funcionan al mismo ritmo? En realidad no lo hacen).

Entonces se inicia una campaña de verificación cruzada. Desde el laboratorio en A, las señales em se envían a B a intervalos de 1 segundo de los relojes de A. En B se registran los tiempos de llegada (según los relojes de B). Para una mejor comparación, también se activa el procedimiento inverso, desde B hacia A.

El análisis de datos, ejecutado conjuntamente en todos los datos, puede mostrar que en la dirección A → b un factor k A B se observa, es decir, las señales enviadas a intervalos de 1 s desde A se reciben en B en k A B s. En dirección inversa un factor k B A es medido.

Esto muestra inequívocamente una diferencia entre ambos planetas. ¿Deberíamos decir que "el tiempo corre más rápido (o más lento, según k A B > k B A o viceversa) en A que en B"? No lo haría, por una cuestión de gusto personal. Pero lo que realmente importa es el resultado de la observación.

Una pregunta para ti. ¿Por qué se requieren ambas señales? ¿No sería un → B han sido suficientes?

¿Las radiaciones en el Cesio-133 son consistentemente relativas a las propiedades de todos los demás elementos?

Ya respondí afirmativamente. Dije que la física es la misma en ambos planetas.

Básicamente lo que estoy preguntando aquí es: [...]

Aquí no tengo respuesta, principalmente porque no puedo entender la pregunta.

Se recogió cesio-133, bastante, arbitrariamente, ¿tengo razón al afirmar esto?

No exactamente. No soy experto en metrología, pero creo que la elección se hizo en función de algunas propiedades favorables de varios tipos. Sobre todo, diría, en una mejor calidad de los relojes atómicos construidos con ese elemento.

Lo que quise decir con Básicamente lo que estoy preguntando aquí es: [...] es esto: si hipotéticamente , pudiéramos ajustar la velocidad de la radiación de Cesio-133, decir "configurarla" para que sea el doble de rápida de lo que es ahora, sería ¿afecta el "bienestar" del universo (es decir, sus leyes físicas) o todas las características cambiarán (en relación con la nueva velocidad de la radiación de Cesio-133) y ninguna ley física se verá afectada? Espero que esto tenga sentido.
La mejor idea que tengo en cuanto a "¿ Por qué se requieren ambas señales? ¿No habría sido suficiente A → B? ": Creo que es una cuestión de verificación doble (por ejemplo, si la señal enviada cada segundo de A a B, llega a B dos veces un segundo, esperaríamos que la señal enviada de B a A llegue a A cada dos segundos; de lo contrario, algo falla en nuestras mediciones y debemos volver a verificar todo).
@FilippW. En cuanto a su hipótesis de poner un reloj de cesio el doble de rápido, todavía no puedo entender. Si pudieras hacer esto, ¿por qué en el mundo esa maniobra influiría en otras cosas? Hasta afectar las leyes físicas? Pero me temo que hay una idea oculta que no eres capaz de expresar con claridad.
@FilippW.Redshift. Creo que no ves lo que estoy pensando porque hay algo que das por sentado (sin razón). Hablaste de dos planetas. Ahora es muy poco probable que estén estacionarios entre sí. Así que había que estar preparado para un efecto Doppler. Pero si estuviera presente sería simétrico. En cambio, un corrimiento al rojo gravitacional puede ser asimétrico. Una verificación cruzada lo revelaría.
Ante todo: muchas gracias por vuestras respuestas a mis comentarios (al menos a ellas, no las doy por sentadas =). Con respecto a mi hipótesis de " acelerar " el cesio: intentaré una vez más expresar lo que quiero decir (aunque de hecho, no pude hacerlo claramente hasta ahora). Aquí hay otro ejemplo que podría ilustrar lo que quiero decir (me topé con él en el libro de Richard Dawkins - The God Delusion, que a su vez cita el libro Just Six Numbers de Martin Rees): [la cita en sí está dividida en dos comentarios a continuación]
Martin Rees, en Just Six Numbers, enumera seis constantes fundamentales, que se cree que se mantienen en todo el universo. Cada uno de estos seis números está finamente ajustado en el sentido de que, si fuera un poco diferente, el universo sería completamente diferente y presumiblemente hostil a la vida. ...
" ... Un ejemplo de los seis números de Rees es la magnitud de la llamada fuerza 'fuerte', la fuerza que une los componentes de un núcleo atómico: la fuerza nuclear que tiene que ser superada cuando uno 'divide' el átomo. Se mide como E, la proporción de la masa de un núcleo de hidrógeno que se convierte en energía cuando el hidrógeno se fusiona para formar helio. El valor de este número en nuestro universo es 0,00"7, y parece como si tuviera que ser muy cerca de este valor para que exista cualquier química (que es un requisito previo para la vida). "
Dado el ejemplo anterior, me interesa saber si la velocidad de radiación del cesio-133 es una constante tan básica como la fuerza 'fuerte' , que si se cambiara, las consecuencias serían críticas. ¿Este ejemplo aclara mi pregunta (al menos un poco :-)?
@FilippW. Estoy comenzando a ver algo de luz ;-) La división hiperfina de Cesio-133 (y la frecuencia de transición dependiendo de ella) se debe al momento magnético nuclear. Así que ciertamente es sensible a la fuerza nuclear y luego a la interacción fuerte. Su cita de Dawkins citando a Rees lleva en una dirección bien conocida. Puede encontrar más información buscando "principio antrópico". No quiero decir más, ya que iríamos a OT. Solo una nota telegráfica: siempre he sido bastante escéptico acerca de ese principio, incluso en su forma más moderada. Para mí es la física de la charla.
¿Qué significa realmente decir que el tiempo "se acelera" o "se ralentiza"?
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