Los temas del tiempo y la velocidad de la luz son temas candentes en el campo de la divulgación científica en física. Según una teoría popular, una vez que viajas más rápido que la velocidad de la luz, el tiempo fluirá hacia atrás. Entonces, ¿por qué algunas personas dicen que más rápido que la velocidad de la luz se puede retroceder en el tiempo? ¿El tiempo no sigue avanzando?
Einstein nunca dijo eso
La afirmación de que la velocidad superluminal puede hacer retroceder el tiempo en realidad proviene de la teoría especial de la relatividad, pero esto es un grave malentendido de la teoría de Einstein. Según el efecto de lentitud del reloj, cuanto más rápida es la velocidad, más cerca está del marco de referencia de la velocidad de la luz, más lento pasa el tiempo y más tiende a estar quieto. La fórmula específica es la siguiente:
Dado que el tiempo convergerá gradualmente a medida que la velocidad se acerca a la velocidad de la luz, en reposo, ¿significa esto que cuando la velocidad alcanza la velocidad de la luz, el tiempo se detiene? ¿Y cuando la velocidad supere la velocidad de la luz, el tiempo empezará a retroceder?
De hecho, la teoría especial de la relatividad demuestra que no existe un sistema de referencia de la velocidad de la luz en el universo mientras exista materia con masa estática, es imposible alcanzar la velocidad de la luz o incluso superarla. la velocidad de la luz. En otras palabras, las inferencias de que el tiempo se detiene y el tiempo fluye hacia atrás son erróneas.
O se puede ver intuitivamente a partir de la fórmula del efecto de reloj lento que cuando la velocidad es igual a la velocidad de la luz, el denominador del factor de Lorentz (1/√(1-v^2/ c^2)) se convierte en 0, la expresión deja de tener sentido.
Cuando la velocidad supera la velocidad de la luz, la raíz del denominador del factor de Lorentz es un número negativo. Aunque esto puede representarse matemáticamente mediante números imaginarios, en física no tiene sentido y el tiempo en términos imaginarios no existe en la realidad.
Según las teorías existentes, no sólo la velocidad de la luz no puede revertir el flujo del tiempo, sino que tampoco el propio flujo del tiempo hacia atrás puede ocurrir. Porque si algo retrocede en el tiempo, puede haber contradicciones inexplicables como la paradoja del abuelo.
El efecto de la desaceleración del reloj y los viajes interestelares
El efecto de la desaceleración del reloj existe. Este es un corolario importante de la teoría especial de la relatividad y ha sido confirmado por experimentos con el reloj atómico. También hay que tener en cuenta este efecto relativista. De hecho, en el futuro, los humanos podrán utilizar este efecto para lograr su sueño de viajar interestelar.
El universo es muy vasto. Si queremos volar a otros sistemas estelares a miles de años luz de distancia, según la mecánica newtoniana, nos llevará miles de años incluso a la velocidad de la luz. Sin embargo, según el efecto de lentitud del reloj, si la nave espacial puede acelerar a una velocidad lo suficientemente cercana a la velocidad de la luz, sólo le llevará unos pocos años o incluso unos días volar a un planeta que está muy lejos de la Tierra. sistema de referencia.
Cabe señalar que la nave espacial no supera la velocidad de la luz, porque mientras se produce el efecto de desaceleración del reloj, también se producirá el correspondiente efecto de contracción de escala. Según el marco de referencia de la nave espacial de velocidad subluz, la distancia de vuelo es de sólo unos pocos años luz o incluso unos pocos días luz.
La dirección del paso del tiempo
En definitiva, hasta donde sabemos hasta ahora, el paso del tiempo es unidireccional y sólo puede ir hacia adelante. En termodinámica, el principio del aumento de entropía se puede utilizar para describir la dirección del tiempo. La entropía se utiliza para caracterizar el grado de orden o desorden de un sistema. Cuanto mayor es el grado de orden o menor es el grado de desorden, menor es la entropía y viceversa.
Según el principio de aumento de entropía, el grado de orden de un sistema aislado se reducirá irreversiblemente, lo que significa que la entropía aumentará irreversiblemente. Consideremos un trozo de vidrio intacto. Cuando se rompe, el caos aumenta y también la entropía. Sin interferencias externas, es imposible que el vidrio se recupere espontáneamente, por lo que el aumento de entropía es inevitable, que es la dirección del paso del tiempo.