Observador (relatividade especial) - Observer (special relativity)
Na relatividade especial , um observador é um quadro de referência a partir do qual um conjunto de objetos ou eventos está sendo medido. Normalmente, este é um referencial inercial ou "observador inercial". Menos frequentemente, um observador pode ser um referencial não inercial arbitrário, como um referencial de Rindler, que pode ser chamado de "observador em aceleração".
O uso da relatividade especial difere significativamente do significado comum de "observador" em inglês. Os referenciais são construções inerentemente não locais, cobrindo todo o espaço e tempo ou uma parte não trivial deles; assim, não faz sentido falar de um observador (no sentido relativístico especial) tendo uma localização. Além disso, um observador inercial não pode acelerar posteriormente, nem pode um observador em aceleração parar de acelerar.
Os físicos usam o termo "observador" como uma abreviatura para um referencial específico a partir do qual um conjunto de objetos ou eventos está sendo medido. Falar de um observador na relatividade especial não é hipotetizar especificamente uma pessoa individual que está vivenciando eventos, mas sim um contexto matemático particular do qual objetos e eventos devem ser avaliados. Os efeitos da relatividade especial ocorrem quer haja ou não um ser senciente dentro do referencial inercial para testemunhá-los.
História
Einstein fez uso frequente da palavra "observador" ( Beobachter ) em seu artigo original de 1905 sobre a relatividade especial e em sua exposição popular inicial do assunto. No entanto, ele usou o termo em seu sentido vernáculo, referindo-se, por exemplo, a "o homem na janela do vagão" ou "observadores que tomam o trem como corpo de referência" ou "um observador interno equipado com aparato". Aqui, o corpo de referência ou sistema de coordenadas - um arranjo físico de réguas e relógios que cobre a região do espaço-tempo onde os eventos acontecem - é distinto do observador - um experimentador que atribui coordenadas do espaço-tempo a eventos distantes de si mesmo observando (literalmente vendo) coincidências entre esses eventos e características locais do corpo de referência.
Esta distinção entre o observador e o "aparato" do observador, como sistemas de coordenadas, ferramentas de medição, etc., foi abandonada por muitos escritores posteriores, e hoje é comum encontrar o termo "observador" usado para indicar o sistema de coordenadas associado a um observador (geralmente assumido como uma rede de coordenadas construída a partir de um conjunto ortonormal destro de vetores espaciais perpendiculares a um vetor temporal (um campo de quadro ), veja Doran). Onde Einstein se referiu a "um observador que pega o trem como seu corpo de referência" ou "um observador localizado na origem do sistema de coordenadas", este grupo de escritores modernos diz, por exemplo, "um observador é representado por um sistema de coordenadas em as quatro variáveis de espaço e tempo "ou" o observador no referencial S descobre que um certo evento A ocorre na origem de seu sistema de coordenadas ". No entanto, não há unanimidade neste ponto, com uma série de autores continuando a preferência por distinguir entre observador (como um conceito relacionado ao estado de movimento ) da noção matemática geral mais abstrata de sistema de coordenadas (que pode ser, mas não precisa ser, relacionado ao movimento). Essa abordagem coloca mais ênfase nas muitas opções de descrição abertas a um observador. O observador é então identificado com um referencial observacional , ao invés da combinação de sistema de coordenadas, aparato de medição e estado de movimento.
Também foi sugerido que o termo "observador" é antiquado e deve ser substituído por uma equipe de observadores (ou família de observadores ) em que cada observador faz observações em sua vizinhança imediata, onde os atrasos são insignificantes, cooperando com o resto do equipe para configurar relógios sincronizados em toda a região de observação e todos os membros da equipe enviando seus vários resultados de volta para um coletor de dados para síntese.
"Observador" como uma forma de coordenadas relativas
A direção relativa é um conceito encontrado em muitas linguagens humanas. Em inglês, uma descrição da localização espacial de um objeto pode usar termos como "esquerda" e "direita", que são relativos ao falante ou relativos a um objeto ou perspectiva particular (por exemplo, "à sua esquerda, quando você está de frente para o porta da frente.")
O grau em que tal descrição é subjetiva é bastante sutil. Veja o Problema de Ozma para uma ilustração disso.
Alguns exemplos impessoais de direção relativa na linguagem são os termos náuticos proa , popa , bombordo e estibordo . Esses são termos espaciais de tipo egocêntrico relativo, mas não envolvem um ego: há uma proa, uma popa, um porto e um estibordo em um navio, mesmo quando ninguém está a bordo.
As declarações da relatividade especial envolvendo um "observador" estão, em certa medida, articulando um tipo semelhante de direção relativa impessoal. Um "observador" é uma perspectiva no sentido de que é um contexto a partir do qual eventos em outros referenciais inerciais são avaliados, mas não é o tipo de perspectiva que uma única pessoa em particular teria: não é localizado e não está associado a um ponto particular no espaço, mas sim com todo um quadro de referência inercial que pode existir em qualquer lugar do universo (dadas certas especificações matemáticas extensas e advertências).
Uso em outras disciplinas científicas
O termo observador também tem um significado especial em outras áreas da ciência, como a mecânica quântica e a teoria da informação . Veja, por exemplo, o gato de Schrödinger e o demônio de Maxwell .
Na relatividade geral, o termo "observador" se refere mais comumente a uma pessoa (ou máquina) que faz medições locais passivas, um uso muito mais próximo do significado comum da palavra em inglês. Na mecânica quântica , "observação" é sinônimo de medição quântica e "observador" com um aparato de medição e observável com o que pode ser medido. Esse conflito de usos dentro da física às vezes é uma fonte de confusão.