2 votos

Cómo llamar al "factor constante $K$ " en la definición de Gourgoulhon de "relojes ideales"? Y: ¿Pueden los relojes ideales distintos tener valores desiguales $K$ ?

Éric Gourgoulhon, "Relatividad especial en marcos generales: De las partículas a la astrofísica" (2013), presenta en la secc. 2.3.2 (página 33) definiciones de las nociones " reloj " y " reloj ideal " como sigue (cito selectivamente lo que considero pertinente):

Llamemos reloj cualquier dispositivo físico que
(i) puede reducirse a una partícula puntual (a la escala del fenómeno estudiado),
(ii) sigue una línea del tiempo [...] y
(iii) proporciona una secuencia de [...] garrapatas [...] muestreo de [su] línea del mundo. (Fig. 2.3) [...]
En reloj ideal se define entonces como un reloj para el que el tiempo propio entre el tick con índice $j$ y el tick con índice $j + N$ es igual a una constante $K$ veces el número $N$ de ticks transcurridos

En la continuación, Gourgoulhon se refiere a $K$ también como "factor de proporcionalidad" pero no parece proporcionar ningún nombre más específico, quizá más familiar, para ella. Por lo tanto:

Mis preguntas:

¿Es correcto referirse al valor constante $K$ como "la duración de un periodo de tick" del espécimen de reloj ideal en cuestión?

¿Es correcto referirse a $1/K$ es decir, al valor inverso de $K$ como "la tasa de garrapatas" del espécimen de reloj ideal en cuestión?

Además, como Gourgoulhon introduce "factor de proporcionalidad $K$ " como símbolo, sin especificar explícitamente "un, y sólo un valor de $K$ ":

Considerando dos relojes ideales distintos según la definición de Gourgoulhon, ¿se caracterizan necesariamente por un mismo valor de $K$ o es admisible que tengan por separado valores constantes pero desiguales $K$ ?

Y por último: ¿Todo esto es aplicable también a la relatividad general?

0voto

Gil Milow Puntos 160

resumiendo Seguro que podemos llamar a Gourgoulhon's $K$ "la duración de un periodo de un reloj ideal (de tic-tac)"; y la inversa, $1/K$ la tasa (de tic-tac)". Y podemos pensar en relojes (de tic-tac) distintos que tienen ritmos (de tic-tac) desiguales, por ejemplo, un reloj atómico frente a un reloj de pulsera mecánico; quizá incluso nos encontremos con algunos de ellos.

Preliminares sobre terminología y notación

La pregunta de la OP contenía una cita bastante selectiva de la definición de Éric Gourgoulhon de un reloj ideal de "Relatividad especial en marcos generales: De las partículas a la astrofísica" (2013), secc. 2.3.2, y en primer lugar me gustaría rellenar algunas lagunas de terminología y notación según mi propia preferencia:

Según los pasos (i) y (ii) de la definición citada, un reloj es un dispositivo físico, considerado como una aproximación a un "punto (material)", que sigue un (cierto segmento de una) línea temporal del mundo; y cualquier línea mundial consiste en eventos, por supuesto.

Sin embargo, en un acontecimiento cualquiera, en general, pueden haber participado varios "puntos (materiales)" distintos; y puede pensarse que cada uno de ellos se aproxima a un reloj distinto. Y algunos de esos relojes pueden indicar un garrapata (y, de hecho, cada uno de ellos su propio "tipo de" garrapata distinguible), ya que participan conjuntamente en el acontecimiento concreto que nos ocupa; y otros pueden no hacerlo.

Por lo tanto, cada tictac de un reloj no debería constituir un acontecimiento completo en el que participó el reloj (como prescribe Gourgoulhon), sino sólo la parte del acontecimiento que es atribuible al reloj distintivo en cuestión, "su indicación en este acontecimiento"; sin las "partes del acontecimiento" ("indicaciones") de cualquier otro reloj que haya participado en este mismo acontecimiento, y cuyas propias indicaciones en este acontecimiento pueden o no haber sido también tictacs.

En consecuencia, un reloj sí tiene una secuencia de tics que muestrean su línea del mundo, como se estipula en el paso (iii) de la definición; pero esos tics no son acontecimientos completos, sino ciertas indicaciones conspicuas de este reloj.

La notación debe y puede expresar estas consideraciones:

  • letras simples como $A$ para un dispositivo físico identificable, o el punto material aproximado correspondiente;

  • el conjunto ordenado $\mathcal A$ para las indicaciones de tick que se indican y señalan mediante $A$ ;

  • una enumeración específica, uno a uno, consecutiva de esos ticks, como función $t_{\mathfrak A} : \mathcal A \longleftrightarrow \mathbb Z$ .

  • Un reloj específico $\mathfrak A$ se caracteriza entonces por todo ello, explícitamente como un triple de símbolos: $\mathfrak A \equiv (A, \mathcal A, t_{\mathfrak A})$ .

El equivalente correspondiente de la ecuación de Gourgoulhon (2.11), (página 33) que puede considerarse la esencia de la definición de un reloj ideal y donde el factor constante $K$ hace su primera aparición, podría escribirse como

$$\tau [ \, (t_{\mathfrak A})^{(-1)}[ \, j \, ], (t_{\mathfrak A})^{(-1)}[ \, j + N \, ] \, ] = K \, N. \tag{1} $$

O más directamente, por ejemplo

$$\tau [ \, A_{(j)}, A_{(j + N)} \, ] = K \, N. \tag{2} $$

Al nombrar el factor constante $K$ y su inversa, $1/K$

Seguro que podemos llamar a Gourgoulhon's $K$ "la duración de un periodo de un reloj ideal (de tic-tac)"; y la inversa, $1/K$ "el ritmo (del tic-tac)".

La cantidad $\tau$ que se refiere a un segmento específico de la línea del mundo de un punto material específico $A$ también puede llamarse " $A$ (desde una de sus indicaciones, hasta otra)".

Y para dos indicaciones de garrapata distintas (y claramente enumeradas) $A_{(p)}$ y $A_{(q)}$ de un reloj ideal $\mathfrak A$ la relación $$\frac{(q - p)}{\tau [ \, A_{(p)}, A_{(q)} \, ]} \equiv K_{\mathfrak A}$$ es una expresión y el valor de su tasa de tictac.

Comparación y posible desigualdad de los ritmos (de tictac) de distintos relojes (ideales)

De los ritmos de tictac constantes por separado de dos relojes, $\mathfrak A$ y $\mathfrak B$ su relación puede expresarse y evaluarse como

$$ \frac{K_{\mathfrak A}}{K_{\mathfrak B}} = \left(\frac{(q - p)}{(v - u)}\right) \times \left( \frac{\tau [ \, B_{(u)}, B_{(v)} \, ]}{\tau [ \, A_{(p)}, A_{(q)} \, ]} \right), \tag{3} $$

para dos indicaciones de tick distintas (y claramente enumeradas) $A_{(p)}$ y $A_{(q)}$ de reloj ideal $\mathfrak A$ y dos indicaciones de garrapata distintas (y claramente enumeradas) $B_{(u)}$ y $B_{(v)}$ de reloj ideal $\mathfrak B$ .

Si esta relación se evalúa como $1$ entonces relojes $\mathfrak A$ y $\mathfrak B$ se dice que han marcado a ritmos iguales; en caso contrario, a ritmos desiguales. (Cómo medir la relación entre dos duraciones en sí, por ejemplo, cómo evaluar el término derecho de la expresión (3), es por supuesto un tema en sí mismo, que se trata en la teoría especial y en la teoría general de la relatividad).

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X