Hipotético: ¿Puedo determinar si mi habitación se mueve midiendo el tiempo que tarda un fotón en llegar a la pared opuesta?

Question

Problema Estoy encerrado en una habitación sin ventanas y necesito saber si la habitación se mueve, sólo tengo una lámpara. Según mi profesor no puedo saber si la habitación se mueve debido a la Teoría de la Relatividad Especial.

Mi opinión ¿Y si la habitación se mueve a una velocidad muy próxima a la de la luz y veo que el haz de luz tarda más en llegar a la pared en la dirección en que se mueve la habitación? La velocidad de la luz es siempre la misma sea cual sea el marco de referencia inicial. ¿Puedo decir que la habitación se está moviendo?

Supongo que mi idea no funciona porque Galileo Teoría de la Relatividad, pero todavía no entiendo

Answer 1

Supones que la habitación se mueve cerca de la velocidad de la luz con respecto a algún marco de referencia absoluto (éste sería el marco galileano), y por tanto que la luz te parecería moverse más despacio en una dirección que en la otra.

_Esta es la suposición que se demostró falsa por la Experimento Michelson-Morley_ . Se suponía que ese experimento iba a poner el punto sobre una de las últimas íes de la física, para que la ciencia pudiera cerrar el libro antes del final del siglo XIX y pasar a cosas más interesantes. En lugar de eso, rompió absolutamente la física de la época. Desmintió por completo la existencia de un marco de referencia galileano, así como del éter luminífero.

Para ti, la luz siempre viaja a la misma velocidad. Siempre estás en reposo respecto a ti mismo, sólo te mueves respecto a otras cosas del universo.

Así que el punto entero de la Relatividad Especial es que si la velocidad de la luz es constante, entonces el tiempo y el espacio deben ser variables. Así que si tú y tu habitación pasáis cerca de mí a una velocidad cercana a la de la luz, a mí me parece que tu habitación está escorzada en la dirección de nuestro viaje relativo, y que tu reloj está atrasado y a mí me parece que tu habitación está atrasada en la dirección de nuestro viaje relativo, y que tu reloj está atrasado en la dirección de nuestro viaje relativo. usted como I estoy en escorzo, y que mi El reloj va lento.

Todas las demás cosas de la Relatividad Especial están ahí para que las matemáticas funcionen y sean coherentes con las mediciones físicas.

Answer 2

No, no puedes saberlo porque la velocidad de la luz es la misma para ti, y en tu propio marco de referencia la habitación no se mueve. Recuerde, no hay movimiento absoluto, por lo que para el observador dentro de la habitación es la plataforma que se mueve (que no afecta a las mediciones dentro de la habitación), no la habitación.

Answer 3

Según la teoría especial de la relatividad, la velocidad de la luz en tu marco inercial de referencia será la misma que en cualquier otro marco inercial, por lo que el tiempo que tarda el pulso de luz en llegar a la pared del otro lado es simplemente $d/c,$ donde $d$ es la distancia y $c$ es la velocidad de la luz.

Para una persona que usted considera que está en reposo (¿que permanece en la Tierra?), el pulso viajará no sólo a través de su habitación, sino también en la dirección de su movimiento. El tiempo que tarda según él es $(d/c)/\sqrt{1-v^2/c^2}$ . Durante este tiempo el pulso recorre la distancia $d$ a través de la habitación, y la distancia $v(d/c)/\sqrt{1-v^2/c^2}$ en la dirección de tu movimiento. Según él, tu reloj va demasiado lento (dilatación del tiempo).

Answer 4

Estoy encerrado en una habitación sin ventanas y necesito saber si la habitación se mueve ...

El problema real es completamente distinto de lo que crees:

¿Qué significa exactamente " en movimiento ¿"Significa"?

Según la teoría de la relatividad especial, no existe un sistema de coordenadas "fijo" en el espacio, sino que se siempre tienen que especificar algún sistema de coordenadas relativo a algún objeto o similar cuando se habla de movimiento.

Ejemplo:

Te sientas en la silla de tu jardín. ¿A qué velocidad te "mueves"?

Si utilizas un sistema de coordenadas relativo a la Tierra, no te estás "moviendo".

Si utilizas otro sistema de coordenadas, puede que te estés moviendo a una velocidad de unos 1000 km/h (dependiendo de donde vivas) debido a la rotación de la tierra alrededor de su propio eje o incluso con 100000 km/h debido a la rotación de la tierra alrededor del sol.

Así que la respuesta a tu pregunta es completamente distinta de lo que crees:

¿Puedo determinar si mi habitación se mueve ...

Si utiliza el sistema de coordenadas relativo a su habitación, ésta no se moverá. Por lo tanto, no necesitas hacer ninguna medición para determinar si tu habitación se mueve: No se mueve.

Si se utiliza un sistema de coordenadas relativo a otro objeto (por ejemplo, la Tierra), la pregunta " ¿Puedo determinar si mi habitación se mueve? " es la misma pregunta que " ¿Puedo determinar si el otro objeto se mueve con respecto a mi habitación? "...

Answer 5

¿Y si la habitación se mueve a una velocidad muy próxima a la de la luz y veo que el haz de luz tarda más en llegar a la pared en la dirección en que se mueve la habitación?

¿Cómo se puede medir eso?

Puedes poner en marcha un temporizador y enviar un pulso de luz hacia la pared, y parte de ella se reflejará en la pared y en un sensor de luz, que envía una señal eléctrica para detener el temporizador.

Los fotones tardarán más en llegar a la pared, pero también tardarán menos en volver al sensor. Tu medición sólo puede medir estas cosas sumadas.

Además, el temporizador electrónico funciona más despacio. Todos los electrones del temporizador van muy rápido en la dirección del movimiento, y como no pueden ir más rápido que la velocidad de la luz, eso significa que no van muy rápido hacia los lados.

Este tipo de efectos se anulan, por lo que se obtiene la misma medición que si la habitación no se moviera.

(todo en esta respuesta es medido por un observador "estacionario")