¿Existen aplicaciones en la vida real de la teoría de la relatividad general?

Answer 1

La siguiente respuesta se escribió antes de agregar la pregunta detallada y la pregunta “¿Hay aplicaciones de la vida real de la teoría de la relatividad general?”:

Por supuesto. El uso más conocido es en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Los relojes atómicos en los satélites GPS funcionan más rápido que los relojes en la superficie de la Tierra, porque se encuentran más alejados del campo gravitatorio de la Tierra y, por lo tanto, experimentan menos dilatación del tiempo gravitacional. Las ecuaciones de la relatividad general nos permiten predecir y corregir esta discrepancia. La navegación GPS en su teléfono inteligente o en su automóvil no hubiera funcionado de otra manera.

Aquí está mi nueva respuesta, después de que se agregaron los detalles de la pregunta:

En primer lugar, la dilatación del tiempo gravitacional no es exactamente una consecuencia de la relatividad especial , como usted escribió. Es cierto que en la relatividad especial, hay dilatación del tiempo en marcos de referencia acelerados . Sin embargo, esto no tiene nada que ver con la gravedad. Solo en la relatividad general , que generaliza la relatividad especial para tratar la gravedad también, este efecto entra en juego debido al principio de equivalencia, que dice que la fuerza de la gravedad es “equivalente” a un marco de referencia acelerado.

En otras palabras, la dilatación del tiempo gravitacional, como se usa, por ejemplo, en el sistema GPS, es de hecho un efecto relativista puramente general .

En cuanto a otros efectos de la relatividad general, debe definir qué es exactamente lo que quiere decir con “vida real” . Obviamente, las lentes gravitacionales, que es un fenómeno que generalmente ocurre en un lapso de millones de años luz , no son relevantes para la vida de la mayoría de las personas. Sin embargo, es muy útil en la vida de los científicos , quienes aprovechan este efecto cuando estudian el universo en escalas muy grandes.

Answer 2

Smith David menciona “básicamente cualquier sistema que utiliza una sincronización de precisión ultraalta en diferentes altitudes alrededor de la Tierra”, de los cuales, como muchas personas han señalado, el GPS es un buen ejemplo. Sin embargo, creo que muchos de mis colegas físicos no se han dado cuenta de que no es el único ejemplo, el otro es probablemente demasiado obvio.

Lo que quiero decir es precisamente eso: precisión en el tiempo. Para fines metrológicos, necesitamos estándares de precisión que definan cantidades (como la longitud, la masa, el tiempo, etc.) para mantener el peso y los medios que afectan todos los aspectos de nuestra vida moderna, como comercio, navegación de precisión, etc. Un estándar preciso para usos del tiempo los llamados “relojes atómicos” que hacen el tiempo muy preciso manteniendo todo el mundo. Pero esos relojes existen en diferentes ubicaciones con diferentes latitudes, longitudes y altitudes. En general, los entornos gravitatorios no son los mismos para los relojes atómicos en todo el mundo, por lo que para mantener la sincronización adecuada, se deben tener en cuenta las correcciones relativistas generales. Uno puede pensar que los errores de microsegundos no son relevantes, pero los errores en la calibración tienden a acumularse, y si cada nación en el mundo mantiene su propio estándar de tiempo , sin tener en cuenta un sistema internacional uniforme, esas diferencias minúsculas podrían terminar complicando muchas cosas que En la línea (por así decirlo), se requiere una forma precisa de tiempo, especialmente en el ámbito del comercio: cuando fluyen billones de dólares por segundo, pequeñas discrepancias en cualquier cosa podrían terminar siendo un poco de dinero.

Por lo tanto, el uso “obvio” y menos obvio de la relatividad general es asegurarse de que el estándar internacional del tiempo se mantenga de forma correcta y precisa, menos obvio, pero más generalizado, por cierto.

Answer 3

No recuerdo en qué novela leí esto, pero no es mi idea:

Si construyó un detector gigante alrededor del Cinturón de Kuiper en el lado opuesto al Sol de un planeta extrasolar del cual deseaba tener una mejor imagen, y usó la reconstrucción de imagen adecuada para desenredar las distorsiones, en principio podría usar la lente gravitacional. Del sol para hacer un telescopio muy potente. Eso sería muy bueno, y mucho más rápido que enviar una expedición para verificarlo.

Answer 4

De una manera importante, sí. La relatividad general explica la gravedad correctamente. Por lo tanto, cada vez que no estamos en caída libre, podemos entender que estamos en un marco de referencia de aceleración curvado, y mientras observamos a los astronautas flotar libremente, o observamos los modelos de bikinis de cuerpos celestes de Kate Upton en el vómito del cometa, vemos a alguien adentro un marco de referencia inercial curvo en lugar de alguien empujado o tirado en un marco de referencia de aceleración.

Entonces, cambia completamente nuestra forma de pensar acerca de la gravedad, incluso si en la práctica no altera la mayoría de las matemáticas que podríamos hacer frente a un mundo gobernado por la física newtoniana pura.

Corrigiendo relojes de alta precisión en satélites, lentes gravitacionales en astronomía y una gran variedad de cálculos de astrofísica corregidos son casi todos los lugares donde necesitamos las matemáticas reales de la relatividad general frente a la relatividad especial y la física newtoniana.

Estaba buscando a mi alrededor cualquier corrección que deba hacerse a los cálculos para que los aceleradores de partículas tengan en cuenta la relatividad general frente a la especial. Los aceleradores de partículas son increíbles dispositivos relativistas especiales, ya que dependen completamente de la RS para su función, en aspectos que van desde la velocidad de las partículas y las energías hasta la formulación de electromagnetismo de la SR. Pero, no pude encontrar evidencia de las correcciones necesarias de GR. Mi conjetura es que hay, pero simplemente no puedo encontrarlo.

Answer 5

Por aplicaciones de la vida real, parece que te refieres a la tecnología diaria. Aparte de una corrección GPS menor, realmente no hay ninguna. La gravedad alrededor de la Tierra es demasiado débil para que aparezcan los efectos relativistas.

Ahora, si incluye la astronomía como “aplicaciones de la vida real”, la respuesta es muy diferente.

Answer 6

No estoy seguro de que pueda agregar mucho más a lo que ya se ha publicado, pero básicamente cualquier sistema que use una sincronización de precisión ultra alta en diferentes altitudes alrededor de la Tierra, va a ver algún efecto de la Relatividad General debido al hecho de que los relojes funcionan a Tasas ligeramente diferentes en diferentes campos gravitacionales de fuerza.

Por lo tanto, los satélites GPS, el satélite Gravity Probe A, el experimento Hafele-Keating

y hay una próxima prueba satelital de prueba del principio de equivalencia que probará los efectos de la dilatación del tiempo directamente. No estoy seguro de que realmente los llamaría “vida real”, pero son un poco más relevantes que los horizontes de eventos que rodean los agujeros negros, ya que implican sistemas de precisión de tiempo (PNT).

Con respecto a si encontrará una aplicación de la Relatividad General en la vida cotidiana real … probablemente no … pero siempre puede intentar usarla para explicarle a su esposa por qué llegó tan tarde al volver del bar con sus amigos.

Answer 7

Mira a tu alrededor aquí: Pruebas de relatividad general.

Más detalles sobre la órbita de Mercurio, que se encuentra en lo profundo del fuerte campo gravitatorio del Sol: la precesión del perihelio de Mercurio.

Answer 8

La relatividad general se utiliza en el sistema GPS además de la relatividad especial. La relatividad especial se utiliza para tener en cuenta la diferencia en las velocidades que marcan los relojes debido a la diferencia de velocidad entre los satélites y el observador. La relatividad general se utiliza para compensar el cambio de frecuencia gravitacional causado por el hecho de que un reloj más cercano a un objeto masivo (la Tierra) corre más lentamente que un reloj que está más lejos.

Desde la Wikipedia “Aplicados al GPS, los receptores están mucho más cerca de la Tierra que los satélites, lo que hace que los relojes GPS sean más rápidos en un factor de 5 × 10 ^ (- 10), o aproximadamente 45.9 μs / día. Este cambio de frecuencia gravitacional es notable “.

Answer 9

Algunas otras aplicaciones prácticas de la teoría de la relatividad general:

• Control de asteroides y meteoroides en las cercanías de la Tierra.
• Aplicación del análisis tensorial en el tratamiento de otras fuerzas de la naturaleza.
• Estudio de la interacción del electromagnetismo en plasmas densos.

Answer 10

A2a: Edición: clásico Quora – A2a NO le da los detalles de la pregunta por adelantado, solo el título. ¡Cuidado con responder sobre esta base! Pero si hace clic en la pregunta para obtener detalles, pierde la capacidad de pasar un A2a y así sucesivamente. Y luego es una consecuencia de las preguntas combinadas y se vuelve a escribir hasta que su respuesta perfectamente razonable se transforme en una confusión de tonterías confusa. Así que aquí hay otra reescritura.

El uso de lentes gravitacionales como un “súper telescopio” para ver objetos mucho más lejos de lo que podemos resolver con nuestros instrumentos construidos en la Tierra es un buen ejemplo. Los telescopios son la “vida real”, ¿verdad?

Answer 11

Bien. Parece que algunos cálculos muy específicos en mediciones muy precisas en equipos científicos. Sospecho que tenemos, además de los gps, equipos militares que utilizan estos principios. Por cierto … la energía nuclear surge de las teorías de Einstein.