¿Cuál es la mejor y la forma más sencilla de entender la teoría de la “paradoja gemela” de Einstein?

Answer 1

La palabra “Explicación” en la pregunta es realmente confusa para mí. Quiero decir, ¿quieres una explicación simple de la paradoja de Twin, o la explicación simple de su resolución? De todos modos, déjame probar los dos. Espero que al hacer eso, pueda resolver la pregunta real que quería hacer.

En primer lugar, debe saber una cosa, la paradoja de Twin no es en realidad una paradoja, de hecho no existe una paradoja real que surja en la Relatividad especial (SR) en absoluto. Todas las paradojas que usted ve o hará se deben a la ausencia de ciertos conceptos (Relatividad de Simultaneidad para una instancia), en su razonamiento o mal uso de ciertos conceptos.

PARADOJA EN SÍ MISMO

La situación:

Dejemos que E sea ​​el gemelo de la tierra, y T el gemelo que viaja. T vuela a la estrella distante que está en reposo en relación con la Tierra, a una distancia L que se aleja y se da vuelta rápidamente para regresar a la Tierra (la palabra rápidamente es importante porque el tiempo de vuelta tiene que ser mucho más pequeño que el de la Tierra). tiempo total de viaje). El reloj de la estrella está sincronizado con la Tierra y, por lo tanto, con el gemelo E conectado a la Tierra . Ambos gemelos tenían sus relojes sincronizados al principio.

La observación:

Desde el punto de vista de E , es T quien se está moviendo y, por lo tanto, su reloj corre lento por un factor de [math] \ gamma [/ math], tanto en la parte externa como en la parte de retorno del viaje, por lo que E concluye T , Debe ser más joven cuando finalmente se encuentren. Pero en SR no hay un marco de referencia preferido, por lo tanto, es igualmente correcto analizar la situación desde el marco de T. En su marco, es la E la que se está moviendo por un razonamiento similar, E debe ser más joven.

La paradoja aparente es que no podemos tener ambas, por lo que debe haber algo incorrecto en nuestro análisis de la observación.

La resolución (El razonamiento):

En realidad, esto no es una resolución porque sería realmente difícil explicar las complejidades sin usar el diagrama de Minkowski o ser cuantitativo. Pero lo que sigue es dónde hicimos la culpa y por qué T, es quién, en realidad es más joven.

El error está en nuestra suposición es que T estaba en el mismo marco de inercia durante todo el viaje. El marco inercial durante el viaje hacia el exterior es diferente del marco inercial durante el viaje hacia el interior. La derivación del resultado de la dilatación del tiempo se aplica solo a un marco inercial. En otras palabras, T se acelera cuando se da la vuelta y los resultados de la dilatación del tiempo se mantienen solo desde el punto de vista de un observador inercial. Para una explicación más detallada, T observa que el reloj de E funciona lento durante todo el viaje, pero la E, que termina siendo más antigua, ocurre durante el giro.

Toma final:

¿Es la discusión de la aceleración absolutamente necesaria?

De hecho, NO, pero como pidió una explicación simple a la paradoja de los Gemelos, esta es la única. Hay otras variantes, la llamada paradoja de Twin modificada, que no requiere discusión de la aceleración. Para leer más, puedo recomendar, Mecánica clásica introductoria de David Morin, Capítulo 10. Incluso la Introducción a la electrodinámica de David Griffith tiene una buena explicación cuantitativa de la paradoja de Twin.

Hecho interesante:

• El camino tomado durante el giro es completamente irrelevante para el resultado final. Puede ser cualquier ruta en zigzag, semicírculo o cualquier cosa. La única condición es que el tiempo de vuelta tenga que ser rápido en comparación con todo el tiempo de viaje. Puedes probar esto cuantitativamente también.
• Como la noción común dice que es necesario que la relatividad general para resolver la paradoja no sea cierta. Aunque puedes hacerlo usando eso también.

Answer 2

Para mí, la mejor manera de entender es considerar el reloj de luz. Los físicos dicen que todo está viajando a la velocidad de la luz a través de una combinación de espacio y tiempo. El reloj de luz cuenta con un tic tac por viaje redondo de la luz. Para el gemelo que viaja, la luz debe tomar un camino más largo a través del espacio-tiempo en comparación. El vector 1C a través del espacio tiempo gira fuera del tiempo y en la distancia. La relatividad, que es un principio de “arriba hacia abajo” (que funciona) dice que el tiempo debe disminuir para el gemelo más rápido, porque de lo contrario el gemelo más rápido notaría que el reloj corre más lento. Las ecuaciones usan trigonometría de secundaria.

Ahora la respuesta de abajo hacia arriba es igual de interesante:

La respuesta de Pete Ashly a ¿Por qué no podemos viajar más rápido que la luz, en términos de lógica razonable (no una teoría o postulado)?

Nuestra comprensión intuitiva de la realidad tiende a ser newtoniana. Sentimos que somos materia existente en el espacio. (Vea la respuesta de Paul Mainwood a ¿Qué punto interesante se está haciendo en Newton’s Bucket?) Pero el experimento de Michelson-Morley resultó en el resultado nulo más famoso en la historia, que nuestro movimiento a través del espacio / éter no pudo ser detectado como un cambio en la velocidad de luz. Considera un barco que se mueve a través de las olas. El período entre las crestas de onda será más largo o más corto dependiendo de la dirección relativa de las dos. (Surfeando, wheee!)

Los resultados sorprendentes de la física del siglo XX revelan el problema con la imagen aquí. La razón para el resultado nulo es que, siguiendo la analogía, el barco ES el océano. Somos una onda estacionaria extraña, una fluctuación cuántica. Entonces, cuando una ola de este tipo intenta moverse a través del océano, la ola no puede exceder la velocidad del sonido (por ejemplo, la velocidad de la luz) en el océano. Debido a que el sujeto y el objeto experimentales existen como lo mismo, comportamientos extraños como la contracción de Lorenz y la dilatación del tiempo debido a la propagación de la fluctuación cuántica cambian los resultados de lo que se esperaba en un marco newtoniano.

Todos saben que la gota viene del océano, pero pocos saben que el océano todavía está en la gota. Bienvenidos a la matriz. ¡Bienvenido a la luz!

El libro de Rodney Brooks explica esto con más detalle, pero estoy tratando de dar una explicación de laicos a laicos aquí.

Answer 3

Mucha confusión y respuestas erróneas rodean esta paradoja. Lo que sigue es mi comprensión de la paradoja que no es en absoluto una paradoja. Para entender realmente los conceptos fundamentales de la paradoja gemela, olvídate de usar cualquier diagrama y fórmula matemática. Esto lleva a confusión, implicaciones de respuestas completamente erróneas y complejidad innecesaria. Incluso si comprende los diagramas, esto no significa necesariamente que tenga una idea vaga del fenómeno de la dilatación del tiempo. Manipular correctamente las fórmulas y los diagramas, como lo demuestran varias respuestas incorrectas utilizando diagramas, no significa que entienda nada.

La dilatación del tiempo es real y ha sido probada. En la jerga de la física, solo necesita referirse a un sistema de referencia absoluta generalizado similar pero no idéntico al sistema newtoniano de espacio y tiempo absolutos. En este sistema, llamado sistema local, cuando sostienes tus brazos a los lados y comienzas a girar varias veces, puedes sentir la sangre corriendo a tus manos. Si es de noche, las estrellas parecerán girar en la dirección opuesta. Si ingresa en un cohete y acelera continuamente a 2 g, experimentará la sensación de aceleración. Es en este sistema de tiempo / espacio que las velocidades “reales” que se aproximan a la velocidad de la luz causarán una ralentización del tiempo e incluso el proceso de envejecimiento. No se necesitan diagramas confusos. La razón por la que se produce la dilatación se debe al hecho de que toda la comunicación electromagnética entre todas las partículas en el universo ocurre en última instancia a la velocidad de la luz. A medida que se acerca la velocidad de la luz, está cambiando los factores de tiempo de estas comunicaciones. Esto lleva a efectos muy complejos más allá del alcance de este ensayo.

Una experiencia de pensamiento mucho mejor es cuando te montas en un fotón. Cuando esto sucede (por supuesto, solo los fotones van a la velocidad de la luz, pero para el experimento mental permitimos que una persona vaya tan rápido) el tiempo se detiene. Teóricamente, no puede haber comunicación entre las sinapsis en el cerebro. Ninguna función corporal tendría tiempo para operar. Cuando cualquier partícula en su cuerpo intenta comunicarse con cualquier otra partícula, la señal está viajando a la misma velocidad que la partícula y, por lo tanto, no va a ninguna parte. ¡Puedes viajar completamente a través del universo conocido y más allá sin ningún lapso de tiempo! En la paradoja gemela, la nave espacial está “realmente” yendo a una velocidad que se acerca a la velocidad de la luz. En comparación con la velocidad de la luz, la tierra “realmente” está inmóvil. Lo único que hace que estas velocidades sean “reales” es la quietud de la velocidad de fondo del espacio local que se aproxima a cero para cualquier región del espacio a menos de unos pocos cientos de años luz. (Nota: en la gran escala del universo, a unos 15 mil millones de años luz, las galaxias a esta distancia entre sí se mueven MÁS RÁPIDAMENTE que la velocidad de la luz entre sí debido a la constante de expansión del Hubble (que en realidad no es constante en absoluto) y nunca puede ser visto de nuevo por observadores que miran a través de la vasta extensión del espacio. Por lo tanto, la ruptura de la simetría entre los dos gemelos se debe a la velocidad local de un cohete que se acerca a la velocidad de la luz (el gemelo en el astronave). La confusión surge cuando los marcos de tiempo / espacio locales están ocultos por diagramas relativistas que ignoran completamente la realidad de la velocidad de la luz en un marco de tiempo local.

Answer 4

Supongamos que tienes dos gemelos idénticos. Un gemelo ingresa a una nave espacial, vuela lejos de la Tierra a gran velocidad y regresa, solo para encontrar que el gemelo que dejó atrás es mucho mayor que él. Eso sucedió porque, debido a las teorías especiales y generales de la relatividad de Einstein, el tiempo transcurre más lentamente para el gemelo en la nave espacial, por lo que esencialmente viaja en el tiempo hacia el futuro.

Ahora para la paradoja: ¿Por qué no podemos ver esta situación desde el punto de vista del gemelo en la nave espacial? Desde su punto de vista, es la Tierra la que vuela y regresa a su nave espacial. En ese caso, debería ser el gemelo en la Tierra el más joven y el de la nave espacial que sea más viejo. Pero ambos no pueden ser mayores. ¿Cuál es la correcta?

La resolución de la paradoja es: es el gemelo que queda en la Tierra quien será mayor. El gemelo que viajó en la nave será más joven, porque él es el que aceleró . La Tierra no vuela lejos de la nave espacial y regresa, porque la Tierra no acelera de esa manera.

Answer 5

Así es como va la paradoja:
Supongamos que tienes un hermano gemelo, idéntico en todos los sentidos contigo. Ahora lo envía a un cohete que viaja cerca de la velocidad de la luz en un largo viaje al espacio.

Después de 20 años, vuelve. Pero cuando viajaba cerca de la velocidad de la luz, lo que causa la dilatación del tiempo, observas que es mucho más joven que tú.

Hasta aquí es simple. La complejidad surge cuando analizas el hecho de que cuando viajaba, tú también viajabas a la misma velocidad con respecto a él. Voy a explicar lo que esto significa.

Supongamos que viajas en un tren. Cuando miras por la ventana, ves que los árboles y los paisajes se mueven. Sientes que tu posición es fija y el resto del mundo se está moviendo. Esto es lo que Isaac Newton descubrió . No hay espacio absoluto (eso es lo que se conoce como). No puedes determinar qué es estacionario y qué se está moviendo.

De vuelta a nuestra paradoja. Entonces, si también te estuvieras acercando a la velocidad de la luz de acuerdo con tu hermano, ¿por qué es él más joven que tú?

Answer 6

Una forma simple sería tomando ejemplo.
Entonces, tenemos dos hermanos gemelos, Tim y Tom .

Como sabemos, cuanto más velocidad, más lento es el tiempo. Eso significa que si Tim se queda en un lugar y espera una hora y toca el cronómetro, mientras que Tom vuelve a Tim después de vagar en su veloz vehículo, exactamente en el momento en que Tim detiene el reloj, entonces, dado que Tom estuvo en velocidad todo este tiempo, su tiempo se ralentizó, es decir, Tom no pudo completar una hora porque su tiempo corría más lento que el de Tim .

Tom pudo haber experimentado 59 minutos, 40 minutos, incluso un minuto o algo más que cero, dependiendo de su velocidad de viaje.

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En realidad, el efecto, también conocido como dilatación del tiempo , es demasiado mínimo para ser perceptible. Por ejemplo, Tom tendría que viajar a 7.000 km / s para hacer una diferencia de un segundo en una hora, sí, 7.000 km / s .

Pero, aún se nota, a lo largo del tiempo, a velocidades relativamente más lentas, por ejemplo, la EEI, la I Nternational S tation nacional, desde el momento de su creación, diciembre de 1998, ha tenido un retraso de 10 microsegundos y la velocidad de ISS es de 7 km / s.
También se demuestra usando núcleos inestables (de átomos) que cuando se aceleran a altas velocidades, su período de decaimiento se reduce a medida que experimentan un tiempo ‘más lento’ .

Pero de todos modos, aquí hay un video sobre el mismo:

// Los gemelos se usan en el experimento mental solo porque están sincronizados naturalmente en el crecimiento y el tiempo, y cualquier diferencia causada por una agencia externa en cualquiera de ellos puede ser identificada, ya que generaría una distinción.
Del mismo modo, se podrían haber usado dos humanos o incluso relojes, pero eso necesitaría aún más variables para cuidar.

Answer 7

¿Qué tan detallado es su conocimiento de los diagramas de Relatividad Especial, Transformaciones de Lorentz y Minkowski? Porque si no entiendes las transformaciones de Lorentz y los diagramas de Minkowski, realmente no entiendes SR, y no estás bien equipado para entender la resolución de la paradoja de los gemelos.

En pocas palabras, la simetría aparente de la posición de los dos gemelos es una ilusión. Solo es posible proporcionar un análisis continuo del gemelo que se queda en casa en el contexto de un único marco de referencia inercial. El gemelo que viaja cambia los marcos inerciales antes de reencontrarse con el gemelo que se queda en casa, y eso hace toda la diferencia.

Answer 8

En física, la paradoja de los gemelos es un experimento mental en relatividad especial con gemelos idénticos, uno de los cuales realiza un viaje al espacio en un cohete de alta velocidad y regresa a casa para encontrar que el gemelo que se quedó en la tierra ha envejecido más.

Answer 9

Twin Paradox está básicamente relacionado con la teoría especial de la relatividad.
Supongamos que usted y su hermano imaginario son de la misma edad en la actualidad. Ahora su hermano viajó en el espacio en el transbordador espacial. Ahora seguiste extrañándolo por 30 años.
Por lo tanto, tu hermano regresó a ti después de 30 años en la tierra. Esto significa que tu edad aumenta en 30 años desde la partida. Pero la edad de tu hermano aumenta en menos de 30 años.
Esto significa que ahora tu hermano es más joven que tú, aunque ambos tenían la misma edad en el momento de la partida. Esto se debe a la dilatación del tiempo.
Para las personas que se acercan a velocidades mucho más altas, el tiempo no será el mismo para él que para los demás. Es un tiempo lento para su hermano que el de la tierra.

Answer 10

Esto parece un poco al revés, ya que la “paradoja gemela” es la forma simple de entender la teoría de la relatividad especial de Einstein. Y creo que el artículo real de Wikipedia lo explica bastante concisamente:

Considere una nave espacial que viaja desde la Tierra al sistema estelar más cercano: a una distancia d = 4 años luz de distancia, a una velocidad v = 0.8 c (es decir, 80 por ciento de la velocidad de la luz).

Si los gemelos nacen el día en que el barco se va, y uno sigue el viaje mientras el otro se queda en la Tierra, se volverán a encontrar cuando el viajero tenga 6 años y el gemelo que se queda en casa tenga 10 años. El cálculo ilustra el uso del fenómeno de la contracción de la longitud y el fenómeno comprobado experimentalmente de la dilatación del tiempo para describir y calcular las consecuencias y predicciones de la teoría de la relatividad especial de Einstein.

El aspecto paradójico de la situación de los gemelos surge del hecho de que, en cualquier momento, el reloj del gemelo viajante funciona lentamente en el marco inercial del gemelo, pero igualmente el reloj del gemelo terrestre funciona lentamente en el marco inercial del gemelo viajante.

La resolución es que el gemelo terrenal está en el mismo marco inercial durante todo el viaje, pero el gemelo viajante no lo está: en la versión más simple del experimento mental, el gemelo viajante cambia en el punto medio del viaje de estar en reposo en una inercial Encuadre con la velocidad en una dirección (lejos de la tierra) para estar en reposo en un marco inercial con la velocidad en la dirección opuesta (hacia la tierra).

Answer 11

En mi opinión, la forma más sencilla es darse cuenta de que tanto el tiempo como el espacio se ven afectados por el movimiento relativo. Si algo se mueve más allá de un observador, su longitud en la dirección del movimiento relativo será menor para el observador que para algo que se mueve junto con el objeto.

Cuando un gemelo se está moviendo a una velocidad alta en relación con el universo local, el universo local se está moviendo a la misma velocidad en relación con ese gemelo. Eso hace que el universo local, en particular la parte entre la Tierra y el otro sistema estelar al que se viaja, sea más corto para el gemelo que se aleja y se aleja de la Tierra.

Si ese gemelo va a un sistema estelar a 10 años luz de distancia y luego se da vuelta rápidamente y vuelve, el tiempo que pasa para el gemelo en la Tierra se calcula de la manera habitual. El tiempo transcurrido es igual a la distancia total recorrida dividida por la velocidad.

Digamos que el cohete de la gemela viajante va al 80% de la velocidad de la luz en relación con el espacio entre los dos sistemas. El tiempo para que los gemelos permanezcan en la Tierra es de 20 años luz divididos por 0.80 veces la velocidad de la luz. Esto es solo 20 / 0.80 en años o 25 años, y ese es el tiempo que el gemelo que se queda en casa envejecerá durante el viaje. El hecho de que el cohete sea más corto para este gemelo es totalmente irrelevante.

Para el gemelo que viaja, es el espacio local que se mueve al 80% de la velocidad de la luz. Esto hace que este espacio sea más corto por un factor de 0.60. Para este gemelo, la distancia total recorrida es 0.60 veces 20 años luz o 12 años luz.

Con el 80% de la velocidad de la luz, esto toma 12 / 0.80 años o 15 años, y ese es el tiempo que el gemelo viajante envejecerá durante el viaje. La gemela viajera será 10 años más joven que la gemela que se quedará en casa la próxima vez que se reúnan.

Answer 12

El tiempo es una medida. No es una “cosa”. Hay dos formas de medir el tiempo: Espacio y Crecimiento.

Cuando una cosa recorre una cierta distancia, asumimos que la medida del tiempo sobre esa distancia se ha mantenido constante. Es lo mismo para el crecimiento. Un árbol puede crecer en “el mismo espacio” y asumimos que, mientras crecía, la medida del tiempo no cambiaba.

Ninguna de estas suposiciones puede ser verdadera al 100%, aunque ambas pueden ser verdaderas en su mayoría; De hecho, no sé si existe algún método científico que permita una perfecta correlación entre el crecimiento y la distancia.

Entonces, en esencia, la medida del tiempo es inherentemente disfuncional. Se podría decir que mientras un gemelo usa el espacio para medir el tiempo, el otro usa el crecimiento. Uno está viajando. Uno es todavia ¿El espacio (la naturaleza del espacio, quiero decir) cambia cuando uno no viaja? No lo sé. Esta es una pregunta para alguien como Einstein para responder. Si la naturaleza del espacio es diferente para el movimiento y para la quietud, entonces no hay paradoja.

Answer 13

Por favor no

Lea mi teoría lógica basada en dos fuerzas que cruzan 60 ° y toda la materia es una prueba 2D, el universo aún es plano.

GIS es pilas en 2D

Universo de estado sólido unido por un tornado 2D de giro muy rápido -c2 que sigue golpeando y recogiendo V hasta MTO 10th trillones trillion por segundo a través de las cabezas de cada uno y nos desviamos y recuperamos

Answer 14

No puedo proporcionar una respuesta simple porque hay muchas variables que deben considerarse.

El conjunto completo de información está disponible en Wikipedia y, si bien es extenso, es comprensible.

Doble paradoja – Wikipedia

Answer 15

De una manera sencilla ..

Si un gemelo va a vivir en la cima de una montaña mientras el otro se queda al nivel del mar, el primer gemelo envejecerá más rápido que el segundo. Así, si se volvieran a encontrar, uno sería más viejo que el otro. En este caso, la diferencia en las edades sería muy pequeña, pero sería mucho mayor si uno de ellos hiciera un viaje largo en una nave espacial a una velocidad muy rápida (tal vez igual a la de la luz). Cuando regresara, sería mucho más joven que el que se quedó en la tierra.

PD: Película interestelar, un ejemplo en el mejor de los casos.