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Simétrica paradoja de los gemelos

Tome las siguientes gedankenexperiment en el que dos astronautas se encuentran de nuevo y de nuevo en una perfectamente simétricas valor - un hyperspherical (3-colector) universo en el que las 3 dimensiones son curvas en el 4. dimensión para que puedan viajar sin aceleración en la recta opuesta y todavía encontrar tiempo uno al otro después de un tiempo.

Por un lado, esta situación es perfectamente simétrica - incluso en términos de homotopy y liquidación número. Por otro lado, la invariancia de Lorentz se deben desglosar de acuerdo a la TGR, por lo que un frame se prefiere -, pero ¿cuál?

Así que la pregunta es: ¿Quién será el mayor? Y ¿por qué?

E incluso si hay una preferido marco inercial - el marco de otro astronauta debe ser idéntico con respecto a todos los parámetros pertinentes a fin de que ambos crecen a la misma tasa. Que de nuevo parece ser una violación de la TER en el que el otro gemelo parece ser cada vez mayor más rápido o más lento...

¿Cómo se debe averiguar cuál es el preferido de marco es cuando todo es simétrico - incluso en términos de la TGR?

Y si queremos volver a una situación con una preferido marco: ¿cuál es la diferencia de la clásica de Galileo transformar? No tenemos todos los problemas de espalda que parecía ser resuelto por RT - por ejemplo, el límite de la velocidad de la luz, porque si hubiera preferido marco debe ser permitido clásicamente agregar velocidades y por lo tanto también obtener velocidades mayores que c ?!? (Sé SRT es sólo un local de teoría, pero no entiendo por qué el mundial preferido marco no debe 'reemplazar' el local).

Podría alguien por favor me ilumine (por favor, en un no demasiado técnico manera porque de lo contrario yo no lo entiendo!)

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Porque todavía hay cosas que no están claras para mí he publicado una pregunta de seguimiento: Aquí

23voto

Dr.Dredel Puntos 684

Su pregunta se aborda en el siguiente artículo:

La paradoja de los gemelos en espacios compactos
Autores: John D. Barrow, Janna Levin
Phys. Apo. Un 63 no. 4, (2001) 044104
arXiv:gr-qc/0101014

Resumen: los Gemelos de viajar en una constante relación de la velocidad de cada uno ve al otro dilatar el tiempo que lleva a la aparente paradoja de que cada gemelo cree que el otro edades más lentamente. En un espacio finito, los gemelos pueden ser en inerciales, órbitas periódicas para que tengan la oportunidad de comparar sus edades cuando sus caminos se cruzan. Como veremos, va a estar de acuerdo en sus respectivas edades y evitar la paradoja. La resolución se basa en la selección de un preferido del marco señalado por la topología del espacio.

10voto

MRA Puntos 546

En primer lugar, vamos a imaginar que el "estándar" paradoja de los gemelos-que tiene un observador coincidiendo con la $y$-eje. El segundo observador viaja con un ángulo mayor que $45$ grados y, a continuación, tiene que tener un tiempo de respuesta, después de que volver a unirse a la $y$ eje y comparar las edades. El segundo observador edades menos porque ellos viajar por un camino entre los dos `reunión" de los eventos que toma menos tiempo apropiado. La no equivalencia de los dos caminos es forzado por la torcedura. En particular, si se dibuja igual intervalo de rayos de luz saliendo de la no-aceleración de observador, verás cómo el observador en movimiento, de repente ve la edad, como se aceleran.

Ahora, imaginemos la situación que usted describe--para ello, imaginar una tira de papel que es infinito int $y$-de la dirección, y tiene la topología de los `asteroides" juego en el $x$-dirección. Esto describe una geometría plana anillo de la evolución en el tiempo (la adición de más dimensiones no cambia la imagen física para este problema es mucho, pero hace todo mucho más difícil de imaginar mentalmente). Nuestros dos observadores de viajar a la misma velocidad en direcciones opuestas a partir de un punto común. Que ir hasta el borde de la tira y sale por el otro extremo, y se reúnen en el centro. De los que piensa que son mayores? Nadie! Los caminos, obviamente, tienen igualdad de adecuada longitud. Cómo esto coincide con la percepción de cada uno de los otros? Bien, sólo dibuja los rayos de luz dejando a los dos observadores en su papel, cuando se sale por el otro extremo, que de repente ves el envejecimiento en el otro observador--el acto de ir "por todo el mundo" hace que parezca que la edad aparente del otro observador es, de repente, aumentar lo suficiente como para que cuando se sincronizan de nuevo, sus edades son iguales.

También, tenga en cuenta que usted realmente no necesita la relatividad general aquí--un cilindro es intrínsecamente plana (o al menos, puede ser), y así, no es cuestión aquí y locales, y en los marcos de un tamaño menor que el diámetro del universo será capaz de asignar a sí mismos, sin distorsiones, sobre ordinario espacio de Minkowski. Todo esto es la topología.

EDITAR:

Al final, todo esto puede ser resuelto, tal como dije, por el trazado de líneas sobre el papel, la identificación de los lados con cada uno de los otros, y el uso de la regla de $\tau^{2} = t^{2} - x^{2}$ donde $x$ es la horizontal 'espacio' la distancia recorrida, $t$ es el tiempo transcurrido en el marco global del toro (o el preferido marco, si se quiere), y $\tau$ es la cantidad de envejecimiento de la correspondiente observador en su marco. Todo lo que se necesita es papel y gobernantes.

Y una vez que usted hable acerca preferido marcos, que violen el espíritu de Einstein postula. Esto no significa que usted no puede hablar acerca de las cosas constantemente. Teoría especial de la relatividad en un toro es perfectamente coherente, simplemente no es una teoría en la que todos los cuadros son equivalentes. También tenga en cuenta que la velocidad de la luz límite seguirá siendo válido--el subyacente de la geometría local todavía será idéntica a la SRT. Usted sólo tendrá diferencias cuando los observadores ir 'todo el mundo'. Esta es la diferencia entre la geometría y la topología.

EDICIÓN II, electric boogaloo:

La asimetría viene del hecho de que el universo en sí tiene un marco de referencia, y su tamaño será de lorentz contrato. Esto es medible por el pueblo en sí ... todo lo que se necesita es enviar un rayo de luz y esperar a que el rayo de luz para dar la vuelta al mundo. El diámetro del universo' (tiempo de la órbita de la luz)/c. Este tiempo se observó a ser más pequeño, más rápido que el observador está de viaje. Así que todos los observadores estarán de acuerdo en que hay un mundial, la noción absoluta de movimiento, y esto va a recoger que de la edad.

Si usted está preocupado acerca de la invariancia traslacional, tenga en cuenta que usted está adhiriendo $x=0$$x=L$, pero una transformación de Lorentz se va a mezclar espacio y en el tiempo de las coordenadas, por lo que para un observador en movimiento, este será el encolado $\frac{x-vt}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} = 0$ a la misma expresión igual a $L$, lo que supone una mezcla de espacio y tiempo de coordenadas-los límites se moverán.

1voto

Sarath Puntos 1

El viaje astronauta más joven. La situación no es reversible entre los dos astronautas debido a los viajes de astronautas es enviado a un efecto que es similar a la aceleración debido a que él está siguiendo la curvatura del espacio en la cuarta dimensión.

La solución debe considerar el geométrica/ topológica de la constelación. Y topológicamente, el viaje astronauta hace un viaje de ida y vuelta, incluso si el universo es plano e incluso si el movimiento de los viajes de astronautas es completamente inerte y sin ningún tipo de aceleración: porque él no va a regresar de la misma manera tomó cuando él dejó el otro astronauta.

Esto significa que, incluso si no hay aceleración - que en este caso es comparable con dos gemelos, uno haciendo un viaje de ida y vuelta y ser más joven que el resto de los gemelos cuando regrese a la Tierra. Otra comparación: dos satélites de la Tierra, uno de los satélites geoestacionarios y un satélite en órbita. El movimiento de satélites no será sometido a ninguna aceleración de sus 1D o 2D-) por supuesto, pero debido a la gravedad que está permanentemente acelerado perpendicularmente en la Tierra de dirección (en la 3ª dimensión). De la misma manera, el astronauta no está acelerado en 3D-espacio, pero él está siguiendo la curvatura de la 4ª dimensión.

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Debido a la preponderancia de impacto de la curvatura del espacio en la 4ª dimensión de la actual ecuaciones con respecto a la paradoja de los gemelos no están trabajando y necesitan ser corregidas para este caso especial. No hay aceleración en 3D-espacio, pero la curvatura es similar a una aceleración en la cuarta dimensión (= la dimensión en la que el 3D-espacio es curvo). El resultado será que el viaje astronauta (más exactamente: la distancia relativa entre ambos astronautas) es de alguna manera "acelerada" en la dirección de la cuarta dimensión, de modo que la paradoja de los gemelos, no puede ser aplicada de forma simétrica, exactamente en la misma forma que para los dos satélites.

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