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Son el espacio y el tiempo intercambiables?

Hubo una anterior pregunta que no entiendo (ni muchas otras personas, aparentemente). Mi pregunta es, con suerte diferente.

En un artículo de Wikipedia sobre la velocidad de la gravedad se establece:

Formalmente, $c$ es un factor de conversión para cambiar la unidad de tiempo la unidad de espacio.

Significa esto en realidad $c$ proporciona una conversión de espacio de tiempo y viceversa? Me refiero a que hace técnicamente, o incluso prácticamente evidentemente, permiten a su vez el espacio en el tiempo y viceversa en una forma equivalente a $E=mc^2$ permite la conversión de materia en energía y viceversa (que vemos en las plantas de energía nuclear y la síntesis de la materia en el CERN, etc)? ¿Hay algún conocido / la hipótesis de ejemplos de esto? Me refiero a que usted no puede tomar una N metros cúbicos de volumen de espacio y convertirlo en $seconds^3$ $\dfrac{volume}{c^3}$ o viceversa derecho? (Ni siquiera estoy seguro de cómo conseguir mi cabeza alrededor de segundos en cubos, la energía y la masa de la conversión entre uno y otro es extraño suficiente!)

7voto

JRT Puntos 97

Hay un sentido en el que el espacio y el tiempo son intercambiables, pero también es muy importante el sentido en que son distintos.

En la relatividad (ambos sabores) tratamos el espacio-tiempo de cuatro dimensiones del colector con tres dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo - voy a explicar la diferencia en un momento. Cualquier observador puede elegir un conjunto de coordenadas con ellos mismos en el origen, entonces pueden medir sus tres ejes espaciales con su regla y medida de su eje de tiempo con su reloj.

Pero diferentes observadores no están de acuerdo en sus ejes. Por ejemplo, si estoy en movimiento con respecto a su eje de tiempo, se me aparecen como una mezcla de mi tiempo y el espacio de los ejes. Así que el tiempo y el espacio son intercambiables en el sentido de que lo que parece a tiempo para que usted se parece a una mezcla de tiempo y espacio para mí. Si estás interesado puedo hablar de esto un poco más en ¿Qué es el tiempo, fluye, y si es así, lo que define su dirección?. Esta mezcla de el tiempo y las dimensiones del espacio que está detrás de fenómenos como la dilatación del tiempo y contracción de Lorentz.

Sin embargo, mientras que diferentes observadores no están de acuerdo sobre lo que constituye el espacio y lo que constituye el tiempo, siempre estarán de acuerdo que hay un espacio de tres ejes y un eje de tiempo. La diferencia está en cómo estas dimensiones aparecen en la metic tensor.

Supongamos que tomamos buena vieja espacio Euclidiano y se mueve una distancia $dx$ a lo largo de la $x$ dirección $dy$ a lo largo de la $y$ dirección de e $dz$ a lo largo de la $z$ dirección. El total de la distancia recorrida, $ds$, está dada por Pitágoras teorema:

$$ ds^2 = dx^2 + dy^2 + dz^2 $$

En la relatividad especial, tenemos un total similar distancia mueven en el espacio-tiempo 4D, y es dado por la métrica:

$$ ds^2 = -c^2dt^2 + dx^2 + dy^2 + dz^2 $$

Pero tenga en cuenta que el plazo $dt^2$ aparece en la ecuación con un valor negativo. Esta es la diferencia clave entre el espacio y el tiempo. El territorio tiene un signo distinto a la hora de término. En el sentido del espacio y el tiempo son bastante distintas.

En fin, que el factor de $c$ es necesario porque cuando se agregan las cantidades que tienen que tener las mismas unidades. Así, en la ecuación para la métrica no podemos simplemente añadir $dt^2$ $dx^2$ debido a que sería la adición de segundos al cuadrado en metros al cuadrado. Multiplicando por $c$ convierte las unidades de tiempo a ser el mismo que el de las unidades de distancia.

Para ver por qué se $c$ es la velocidad de la luz echar un vistazo a Qué es tan especial acerca de la velocidad de la luz en el vacío?.

2voto

Danijel Puntos 499

En cierto modo, sí, en la relatividad general.

Como se mencionó en otra respuesta, infinitesimal cuadrado de la distancia en el plano espacio-tiempo 4D (también conocido como espacio de Minkowski), que aparecen en la relatividad especial, está dada por \begin{equation} ds^2=-c^2 dt^2 + dx^2 + dy^2 + dz^2. \end{equation}

Las cosas se vuelven un poco más complicadas en la relatividad general, porque el espacio-tiempo puede ser curvo. En general, se convierte en \begin{equation} ds^2=g_{\mu\nu}dx^\mu dx^\nu, \end{equation} donde $g_{\mu\nu}$ es algo que se llama un tensor métrico y usamos el convenio de sumación de Einstein en la que suma sobre índices repetidos es implícita, es decir, RHS se suman a lo largo del $\mu$ $\nu$ que van de 0 a 3 en el espacio-tiempo 4D. En coordenadas esféricas, esto parece \begin{equation} ds^2=-c^2 dt^2 + dr^2 + r^2(d\theta^2+\sin^2 \theta d\phi^2). \end{equation}

En la relatividad especial en coordenadas Cartesianas, $g_{\mu\nu}$ es simplemente una matriz diagonal con $g_{00}=-1$, $g_{11}=1$, $g_{22}=1$, $g_{33}=1$ y otras entradas en cero, pero en la relatividad general, hay muchas opciones.

En el clásico de la relatividad general, la única diferencia fundamental entre el espacio y el tiempo es la diferencia en el signo de los valores propios del tensor métrico.

Ahora bien, si tenemos un espacio-tiempo con un punto de masa, entonces tenemos métrica de Schwarzschild, dada por: \begin{equation} ds^2=-\left(1-\frac{2GM}{c^2r}\right)c^2 dt^2 + \left(1-\frac{2GM}{c^2r}\right)^{-1}dr^2 + r^2(d\theta^2+\sin^2 \theta d\phi^2), \end{equation} donde $M$ es la masa.

La distancia $r_s=2GM/c^2$ se llama radio de Schwarzschild. Si la masa está contenida dentro de su radio de Schwarzschild, es un agujero negro con horizonte de sucesos (el punto de no retorno) a distancia $r_s$.

Ahora, observe que, en la métrica, los coeficientes de multiplicación de $dt^2$ $dr^2$ interruptor de señales de al $r$ se hace menor que $r_s$. Esto significa que, en cierto modo, radial y temporal de las coordenadas cambiaron sus roles como el espacio y el tiempo coordenadas!

Esto también significa que $r$, inevitablemente crecerá más pequeños para desafortunado viajero espacial que cruzó el horizonte de sucesos, como por ejemplo, $t$ inevitablemente crece más y más, para que cualquier persona en el plano espacio-tiempo. El centro de agujero negro deja de ser algo "más allá" una vez cruzado el horizonte, que, literalmente, se convierte en su futuro.

-1voto

user2597291 Puntos 20

Parece una referencia a la conversión de la distancia en la relatividad, es decir, ct=d. Si nos fijamos en algunos de los diagramas verá lo que quiero decir. La velocidad de la luz debe ser finito y constante de la velocidad de deriva de electromagnetismo.

Además, no me hace ningún sentido para crear el tiempo.

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