¿Cómo afecta la gravedad al tiempo? ¿Son independientes entre sí?

Supongo que está tomando sobre la dilatación del tiempo gravitacional, así que consideremos el caso de un objeto con gravedad extrema, un agujero negro .


-Dice que tienes un observador A y un observador B.

-A está sentado fuera del horizonte de eventos del agujero negro, mientras que B está a punto de pasar el horizonte de eventos del mismo agujero negro.

A está esperando para monitorear el momento exacto en que B pasará a través del horizonte de eventos del agujero negro.

-Antes de la partida de B , tenían sus relojes sincronizados.

¿Qué pasa ahora?


En primer lugar, no hay un tiempo universal. El tiempo no es absoluto, es relativo. ¿Relativo a qué? Bueno, depende del marco de referencia del que esté hablando y, en este caso, analicemos qué sucede con los marcos de referencia de A y B.


Si A y B estuvieran sentados en algún lugar con la misma influencia gravitatoria, entonces sus relojes tictarán exactamente en los mismos intervalos de tiempo. Tomemos, por ejemplo, la Tierra, todos nuestros relojes funcionan al mismo tiempo, independientemente de las zonas horarias. Entonces, localmente, para los residentes de la Tierra, el tiempo fluye de la misma manera. Esto significa que no hay distinción entre tiempo coordinado y tiempo apropiado.

Ellos son lo mismo.

[math] t_A = t_B [/ math]


Sin embargo, no es lo mismo para los observadores ubicados en diferentes lugares, como en el ejemplo a continuación, que muestra dos rayos de luz, pero puede considerar en el punto de una flecha la ubicación de A y en el punto de la otra flecha. que está más cerca del horizonte de eventos, para ser la ubicación de B.

Lo que realmente sucede para A y B es que, si bien el observador A está esperando pacientemente para registrar el momento en el que la persona B cruzará el horizonte de eventos, se da cuenta de que nunca nunca cruza el horizonte de eventos. Nunca lo verá cruzarlo, porque en su marco de referencia, muy lejos del horizonte de eventos, hay una diferencia entre el tiempo adecuado y el tiempo de coordenadas, debido a la gravitación extrema del agujero negro, mientras que en el marco de B Como referencia, para B , el tiempo fluye normalmente, el reloj funcionará normalmente como él lo espera y, de hecho, no podrá decir si cruzó el horizonte de eventos o no, si se trata de un agujero negro supermasivo.

Esta diferencia viene dada por la fórmula,

[math] t_B = t_A \ sqrt {1 – \ frac {r_S} {r}} [/ math]

donde [math] t_B [/ math] es la hora registrada por el reloj de B y [math] t_A [/ math] es la hora registrada por el reloj de A,

[math] r_S = \ frac {2mG} {c ^ 2} [/ math] que es el radio de Schwarzschild del agujero negro y [math] r [/ math] es la distancia entre ellos.

Entonces, técnicamente, lo que sucede es que hay un cambio en el tiempo registrado por cada observador, de acuerdo con sus marcos de referencia, que dependen de las propiedades del agujero negro, es decir, la masa del mismo, que causa los efectos en el cambio de tiempo. Lo que se conoce como dilatación del tiempo.

Más específicamente, este tipo de dilatación del tiempo se conoce como dilatación del tiempo gravitacional, que es causada por la influencia gravitacional de un agujero negro a un observador, que no debe confundirse con la dilatación del tiempo relativista que tiene que ver con el cambio de “tiempo”. ‘debido a las velocidades relativas de 2 observadores cuando se aproximan a la velocidad de la luz y que está dada por una fórmula similar.

Sin embargo, este fue un ejemplo de la dilatación del tiempo infinito. Si se tratara de algo más que el agujero negro, siendo el objeto el que ejerce influencia gravitatoria y, por lo tanto, la causa de la dilatación del tiempo gravitacional, entonces el caso no sería tan extremo.

En realidad, en la relatividad general, la gravedad (es decir, la parte newtoniana) y la dilatación del tiempo son lo mismo.

Déjame ilustrar a través de la luz. La luz, como saben, siempre viaja a la misma velocidad en el vacío. Esto es cierto incluso cuando un rayo de luz está saliendo de un pozo de gravedad. Pero está afectado por la gravedad por lo que debe perder energía. Lo que significa que su frecuencia disminuye.

Entonces, digamos, usted está en la superficie de un objeto pesado y emite radiación electromagnética a 1000 ciclos por segundo. Recibo su señal en una estación espacial pero solo mido 999 ciclos por cada segundo medido por mi reloj.

Los ciclos no se crean ni se destruyen, lo que significa que mi reloj debe estar funcionando más rápido que el tuyo. Entonces, la velocidad a la que nuestros relojes difieren es en realidad una medida directa de la diferencia en el potencial gravitatorio entre nuestras ubicaciones.

Hoy en día, hay relojes atómicos ultra sensibles que miden el tiempo de manera tan precisa que son sensibles a las variaciones locales más diminutas en el campo gravitatorio. Lo suficientemente sensible, por ejemplo, en una aplicación militar para detectar la presencia de instalaciones subterráneas ocultas.

Más técnicamente, lo que reconocemos como el potencial gravitatorio newtoniano es, de hecho, el componente “tiempo-tiempo” del tensor métrico de la relatividad general.

Gravedad y tiempo están relacionados debido al efecto de compresión.

En otras palabras, la gravedad a medida que pasa a través de un individuo ralentizará el tiempo porque el Campo de Higgs, compuesto por monopoles / gravitones (bucles de energía cerrados) y dipolos (hebras de energía de extremos abiertos) está viajando a través de todos los objetos, incluidos los relojes.

Y el reloj de tiempo más preciso es el reloj atómico de cesio que mide las frecuencias de vibración. Así, cuando el Campo de Higgs se mueve a través de este reloj a una velocidad mayor cuando está al lado de un campo de gravitación fuerte, las hebras de energía vibrantes del reloj se comprimen y, por lo tanto, el reloj mide el tiempo más lento.

En conclusión:

Dado que el campo de Higgs se compone de gravitones / gravedad,

Y dado que el Campo de Higgs siempre se está moviendo a través de un objeto ya sea en movimiento o estacionario,

Y como un reloj de cesio mide las frecuencias de vibración,

Y como las frecuencias están comprimidas por gravitones,

Luego, la gravedad puede reducir la velocidad de estas frecuencias y, por lo tanto, el tiempo se ve alterado por la gravedad de la siguiente manera: Aumento de la gravedad = aumento de la compresión = tiempo más lento. Menos gravedad = menos compresión = tiempo acelerando.

El artículo enumerado a continuación ofrece una respuesta más completa junto con los diagramas:

La respuesta de George Davros a ¿Se está ralentizando realmente el tiempo o se está ralentizando el reloj?