Una triple paradoja retorcida

Hasta donde yo sé, cuando una persona viaja con cierta velocidad en relación con otra persona, el tiempo corre más lento para él en relación con la otra persona (porque la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia). Esto lo he entendido de la paradoja de los gemelos. Pero esto se vuelve complejo de entender cuando se trata de algo más que gemelos.

Por ejemplo, aquí hay un experimento mental,

Imagine que hay una cinta de correr enorme que cubre toda la circunferencia de la tierra y hay un vehículo situado en esa cinta de correr. Ahora hay tres gemelos (gemelo A; gemelo B; gemelo C). Así que aquí el gemelo C entra en el vehículo, el gemelo B se agarra de la cinta de correr (para que se mueva junto con la cinta) y el gemelo A está parado en el suelo (inmóvil).

Ahora el vehículo empieza a moverse en el 99% de C (velocidad de la luz) y la caminadora comienza a correr en la dirección opuesta con la misma velocidad del vehículo, de modo que el vehículo parece estar parado para el gemelo A.

Entonces, aquí, aplicando ciegamente la teoría que se aplicó en la paradoja de los gemelos, el tiempo que corre para el gemelo B debería ser más lento que el tiempo que corre para el gemelo A. Y el tiempo que corre para el gemelo C debería ser más lento que el del gemelo B. Pero ahora, si de repente descuidamos eso cinta de correr de nuestro experimento (digamos que se vuelve invisible), ahora esto no tiene sentido ya que el vehículo parece estar parado para el gemelo A y, por lo tanto, el tiempo debería correr a la misma velocidad para ellos. Entonces, ¿qué sucederá realmente en este experimento mental?

El hecho de que la cinta transportadora sea circular hace que esto sea un poco más complicado. ¿Estaría igual de contento con una respuesta en la que la cinta transportadora es recta?
¿Quieres decir trillizos?

Respuestas (3)

Los efectos de dilatación del tiempo no son transitivos. De acuerdo con un observador inercial, se observará que cualquier reloj que se mueva en relación con ese observador tictac más lento. Por lo tanto, A y C observarán que el reloj de B es más lento que sus relojes. B observará que los relojes de A y C funcionan más lento que su reloj. A y C están en el mismo marco de referencia inercial, por lo que ven cada uno de sus relojes funcionando al mismo ritmo.

Tienes que elegir un marco y luego permanecer en ese marco. No puedes comparar diferentes dilataciones de tiempo para diferentes marcos y sostener que todos son verdaderos a la vez. Todo depende del marco de referencia.

Además, dado que A y C están en el mismo marco de referencia intertial, esta es básicamente la paradoja del gemelo original (no es una paradoja del triplete).

Si consideramos que A y C están en el mismo marco de referencia, entonces B se moverá a diferentes velocidades respecto a A y respecto a C, ¿verdad? lo que significa que la dilatación del tiempo debe diferir de la A y la C? Pero esto no tiene sentido e incluso si consideramos que la cantidad de dilatación del tiempo es la misma que la de A&C, entonces la velocidad de la luz no será constante para todos los marcos de referencia, ¿no es así?
@multiversal tanto A como C observarán que B se mueve a la misma velocidad.

@Aaron Stevens Cada observador verá que el reloj se mueve en relación con ellos como un tictac más lento. ¿Estás diciendo que este no es el caso? Perdóname, Aarón, por mi retraso. No puedo seguir todos los hilos en los que me gustaría decir algo.

Estoy respondiendo a su pregunta-comentario con una respuesta ya que no puedo permanecer dentro de los límites de un comentario, ya sea en serie.

Es el caso si está debidamente calificado. No es el caso si se dice ingenuamente, como veo en la mayoría de los casos. He estado siguiendo SE por un poco más de 3 meses, y recuerdo varias respuestas mías en las que ya tuve que explicar lo que debería significar cuando se hacen declaraciones de este tipo. También dije que no me gusta el término "dilatación del tiempo", solo porque es propenso a malentendidos y confusiones. Tampoco me gusta "los relojes van más lentos" y lo peor de todo "el tiempo (en sí) va más lento". Por supuesto que no espero que nadie, y mucho menos un recién llegado, pueda conocer esas afirmaciones, así que voy a repetir.

Y ahora el lado positivo. El tema de la dilatación del tiempo, entendido correctamente, se refiere a dos eventos (de separación temporal), digamos E, F ya dos marcos de referencia (inerciales). Dados E y F, hay un marco k 0 donde suceden en el mismo lugar . En cualquier otro marco k los mismos eventos ocurren en cambio en diferentes posiciones espaciales. Esto prepara el escenario.

Ahora para las medidas. Dejar Δ t 0 Sea el intervalo de tiempo entre E y F, medido por un reloj en k 0 , ambientado justo en el lugar donde ambos eventos están ocurriendo. Dejar Δ t el tiempo medido en k . Pero aquí se impone una aclaración importante. La medida del tiempo en k No se puede hacer con un solo reloj . Como E y F ocurren en lugares diferentes, se necesitan dos relojes, uno para cada lugar. Y por supuesto estos relojes deben haber sido sincronizados previamente . Se entiende tácitamente que la sincronización se efectúa "a la Einstein", es decir, a través de una señal luminosa (cuya velocidad se supone conocida) entre relojes.

Establecido todo esto, se puede demostrar que siempre Δ t > Δ t 0 . Más precisamente, Δ t = γ Δ t 0 , γ siendo el factor de Lorentz habitual para la velocidad v de k relativo a k 0 .

Entonces ve por qué no podemos simplemente decir "A ve que el reloj de B funciona más lento y viceversa". Cuando uno habla del reloj de A, implícitamente está usando eventos relacionados con dos lecturas del reloj de A , de modo que k 0 es el marco de A, k es B. Y cuando uno cambia al reloj de B, otros dos eventos están en acción, relacionados con el reloj de B. Ahora k 0 se ha convertido en el marco de B, k es como.

Una nota final. La paradoja de los gemelos en otro asunto, no quiero tocar aquí.

Hasta donde yo sé, cuando una persona viaja con cierta velocidad en relación con otra persona, el tiempo corre más lento para él en relación con la otra persona.

Si realmente leíste esto en alguna parte, el autor es culpable de haberte llevado a un profundo malentendido. No hay necesidad de su gigantesca cinta de correr para verlo. Una simple pregunta es suficiente.

Permítanme llamar a A la primera persona en la cita anterior, B la otra persona. Usted dice que A viaja con cierta velocidad en relación con B, luego el tiempo corre más lento para A en relación con el tiempo de B.

Digo: si A viaja con B, entonces B viaja con A. Entonces debería ser el momento de B para correr más lento. Como ambas cosas no pueden suceder juntas, hay una contradicción. Surgen dos posibilidades:

  • Su declaración original es incorrecta.
  • La relatividad especial es inconsistente.

¿Cuál crees que es la verdad?

Cada observador verá que el reloj se mueve en relación con ellos como si fuera más lento. ¿Estás diciendo que este no es el caso?
@AaronStevens: El OP dice (incorrectamente) que el tiempo corre más lento para B que para A. Elio dice (correcta y relevantemente) que esto no tiene sentido. Usted dice (correctamente pero de manera mucho menos relevante) que cada observador ve el reloj que se mueve en relación con él como un tictac más lento, lo cual es una afirmación completamente diferente. ¿Qué te haría pensar que Elio está negando esta afirmación?
@WillO Supongo que me confundí con la redacción aquí. ¿Qué quiere decir con que mi declaración no es relevante? ¿Quiere decir que no es relevante para esta respuesta o que no es relevante para la pregunta de los OP?
tercera posibilidad, A ve que el reloj de B va más lento y viceversa
@Wolphramjonny Eso es lo que estaba tratando de decir también.
@AaronStevens Sí, estoy de acuerdo contigo y no entiendo la respuesta, a menos que sospeche que está completamente mal
@AaronStevens: quiero decir que no es relevante para la respuesta. Me parece que la respuesta es completamente clara y precisa y va directamente al corazón de por qué la "comprensión" original del OP no puede ser correcta, bajo cualquier interpretación razonable de la frase "el tiempo corre más lento". Resuelve completamente la paradoja según lo declarado por el OP. No veo ninguna interpretación bajo la cual niegue (o incluso parezca negar) su declaración correcta sobre las frecuencias de reloj.
@WillO Como dije, debo haber confundido la redacción de la respuesta.
@AaronStevens: Nos pasa a todos. :)
@WillO Mi pregunta es cómo es que una paradoja de gemelos ordinaria se vuelve más complicada simplemente agregando un automóvil que se mueve en la dirección opuesta. Por lo tanto, ¿por qué el hecho de que el reloj de B funciona más lento que el de A (porque B se está moviendo) es incorrecto solo porque hay presencia de C? Quiero decir, ¿cómo afecta C al sistema?
@multiversal: Y elio te dio tu respuesta.
@WillO Sí, entendí que debemos ceñirnos a un solo marco de referencia. Pero, ¿cuál será el resultado del sistema (mi experimento mental) después de ejecutarse durante algún tiempo? ¿Quién envejecerá más? ¿Quién tendrá menos edad?
@multiversal: las respuestas a sus preguntas dependen del marco. "¿Qué edad tiene Bob en el vigésimo cumpleaños de Alice?" tiene una respuesta en el marco de Bob y una respuesta diferente en el de Alice. ¿A qué marco de referencia quieres "pegarte"?