Tiempo y Teoría de la Relatividad: EL RELOJ DE LUZ

in #spanish7 years ago

Antiguamente, cuando escuchaba la frase Teoría de la Relatividad, se me venía a la mente algo dificilísimo, inentendible, Albert Einstein, etc. Recuerdo un vídeo que pasaban en el canal Discovery kids sobre A. Einstein, en el cual mostraban cierto corto animado sobre la paradoja de los gemelos; uno partía en una nave hacia el espacio y el otro permanecía en tierra... regresando después de unos años con la misma edad y encontrando a su hermano que permaneció en tierra muy viejo. Siempre quise entender eso, pero en aquel entonces jamás lo hice. Pues bien, el presente post tratará de arrojar ciertas luces sobre la interesante teoría de la relatividad y algunas de sus implicaciones más importantes: La dilatación del tiempo.

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Fuente

¿Breves palabras sobre Albert Einstein quizá? Albert Einstein, nace en alemania en 1879. Contrario a lo que muchos piensan o se ha dicho: no, no era un mal estudiante durante su época escolar. A sus 26 años publica su Teoría de la Relatividad Especial (1905). Diez años más tarde publica su Teoría de la Relatividad General (1915). En 1919, durante un eclipse solar, se confirman por primera vez las predicciones de su teoría sobre la curvatura de la luz de las estrellas ante la gravedad del sol, haciéndolo mundialmente famoso. En 1922 se le otorgó el premio Nobel de Física por el descubrimiento del efecto fotoeléctrico (no se le otorgó por sus teorías de la relatividad, aun eran consideradas muy controversiales…)

Fui guiado al estudio de las teorías de Einstein por mi curiosidad sobre el tiempo… ¿Qué es el tiempo? No lo sé… Einstein quizá nos dirá algunas de sus características.

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¿Qué es pues el tiempo? Si no me lo preguntan lo sé, en cambio, si me lo preguntan, no sé como explicarlo. (San Agustín)

Fuente

Antes que nada, la famosa teoría de la relatividad no es una, sino dos teorías. La teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general. La primera opera principalmente en el rango de las cosas que se mueven muy muy rápido (cercanas a la velocidad de la luz: 300.000 km/seg), la segunda opera en el rango de las cosas muy muy masivas y por ende con campos gravitatorios muy fuertes: planetas, estrellas, agujeros negros. Lo primero que nos indican estas teorías es que las leyes de la física, tal y como las conocíamos, no funcionan cuando son aplicadas a esos rangos antes mencionados. El mundo opera de forma completamente contra intuitiva cuando lo llevamos a sus extremos: velocidades muy elevadas, cosas muy grandes, cosas muy pequeñas (mecánica cuántica)…

“Todo es relativo” quién no ha escuchado alguna vez esa frase, pues Einstein habría respondido a eso: - excepto la velocidad de la luz -. La velocidad de la luz es constante para cualquier observador en cualquier sistema de referencia, ese es el principal elemento que trajo consigo toda esa serie de conclusiones sobre el tiempo y el espacio de esta linda teoría. ¿Pero qué implica esa característica constante de la velocidad? El experimento mental del Reloj de luz, o reloj de fotones, fue pensado para responder dicha pregunta.

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El reloj de luz consiste en un tubo de vidrio con dos espejos ubicados uno en su parte inferior y otra en su parte superior. En el interior del tubo se encuentra una partícula de luz rebotando en ambos espejos. Para ilustrar el ejemplo se supondrá que la partícula de luz o fotón se encuentra muy pero muy ralentizada, de lo contrario sería imposible verla.

Fuente: http://www.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters_2017_Jan_1/Special_relativity_clocks_rods/index.html

El planteamiento es el siguiente: una persona (un observador) con un reloj de luz en reposo, al observar a una segunda persona transportando también un reloj de luz en sus brazos, podrá comparar y verá que el reloj de aquel que está en movimiento va más despacio. ¿Como es esto posible? A continuación una animación que nos ayudará a observar la idea.

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Fuente: http://www.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters_2017_Jan_1/Special_relativity_clocks_rods/index.html

Imaginemos que estamos rebotando un balón de baloncesto en el andén de una estación del metro… ahora imaginemos que en ese momento pasa el tren con un amigo nuestro, quién también se encuentra rebotando un balón al mismo ritmo o a la misma velocidad que nosotros lo hacemos. Para nosotros como observadores fijos, el recorrido que hace el balón de aquél que va en el metro es mucho mayor ya que se mueve en forma diagonal; para él, que rebota el balón dentro del metro, el recorrido es completamente vertical (hagan la prueba la próxima vez que vayan en metro, (risas)). Incluso podremos llamarle comprobación de la teoría de la relatividad para hacer tú mismo (más risas). Bien, dicho experimento se parece solo en parte al de la animación... el experimento mental, y sus consecuencias, son solo posibles debido a que la velocidad de la luz es constante para todos los observadores. Realmente nosotros observaremos que el balón de nuestro amigo se mueve a la velocidad del tren más la velocidad de bote, por ende, se moverá mucho más rápido que el nuestro. Este no es el caso de la velocidad de la luz. Imaginemos ahora que en vez de un balón, poseemos cada uno un reloj de luz. Ambos fotones se mueven exactamente a la misma velocidad, sin embargo, para nosotros que observamos desde el andén, el hipotético fotón dentro del reloj de luz de nuestro amigo recorrerá una distancia mucho mayor a la del fotón de nuestro reloj en tierra firme, ergo: tenemos que la velocidad es constante, tenemos que el recorrido para el reloj que va en el tren (desde la perspectiva en tierra) es mucho mayor que la distancia de recorrido para el reloj estático: recorrer una mayor distancia a una misma velocidad tomará más tiempo: ¡EL TIEMPO EN EL RELOJ EN MOVIMIENTO SE HA DILATADO! ¡TRANSCURRE MÁS LENTO!

Increíble, pero experimentalmente demostrado. Fueron realizadas pruebas utilizando relojes atómicos perfectamente sincronizados, uno se quedó en tierra, otro se montó en un avión y recorrió una gran distancia a altas velocidades, ¡al efectuar la comparación los relojes no coincidían! Dicha prueba es conocida como el Experimento Hafele–Keating.

El tiempo y sus misterios...

No quisiera hacer más larga esta publicación, pienso que incluso esté resultando un tanto aburrida, espero, REALMENTE ESPERO que no haya sido así. Bien, ya saben, ¡todo es relativo, menos la velocidad de la luz! Un saludo. La próxima entrega será sobre la relatividad de la simultaneidad, otro experimento mental que dio origen a la sentencia de Einstein sobre la ilusión del pasado, presente y futuro.

D

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te voy a empezar a seguir amigo y espero que veas mi blog y me sentiría muy afortunado si me siguieras pero eso es relativo jaja, excelente publicacion y saludos.

Ja ja ja ja eso es relativo, todo es relativo. Menos la velocidad de la luz... ¡Un saludo! Ya visité tu blog y te he seguido.

A igual que tú, pensé que era muy complicado entender la Teoría de la Relatividad, pero hay mucho material sobretodo en YouTube realizado por jóvenes físicos y matemáticos. Además de exitosos youtubers. Me declaró fanático de la física cuántica y el universo . Merece un voto y te sigo.

Así es amigo, yo me acerque a ella gracias a un curso online dictado por Brian Greene en la página www.worldscienceu.com de verdad que la recomiendo, tiene un enfoque cualitativo y un enfoque matemático. Ambos excelentes, sin embargo el primero es mucho más sencillo y despierta la curiosidad con todas esas ideas que brinda. Un saludo, ¡nos leemos pronto!

Si he visto la serie de Brian Greene. A mí me abrió ese mundo un documental cuestionado por expertos en la materia, se titula en español "Y tu que sabes" que intenta acercar a la ciencia y la espiritualidad. Hay muchos expertos en el documental y seguro algún charlatan pero es muy didáctico. No es de relatividad sino de física cuántica y parte del experimento de la doble rendija.

Excelente. La mecánica cuántica... la abrumadora mecánica cuántica ja ja. Siempre que intento entender alguna de sus ideas recuerdo las palabras de Richard Feynman: "Aquel que diga que entiende la mecánica cuántica, es porque no la entiende". Ja ja. Ese experimento es excelente, la demostración de la dualidad onda-partícula debe haber dejado locos a unos cuantos ja ja. Saludos.

Muy interesante! Y también es sencillo de comprender. Todo puede ser entendido, depende muchísimo de la forma en como se explica. Un saludo!

Hola @clacrax, gracias por las palabras. Qué bueno que se haya logrado transmitir la idea; aun cuando haya dejado de mencionar muchas cosas, traté de basarme en lo más relevante, y es bueno saber que se entendió. De esa forma, viajando muy rápido, puedes viajar al futuro ja ja. Ya sabes. ¡Saludos Clau! He estado un poco ausente estos días pero espero leerte pronto. Bye,

D

No te preocupes! Yo también he estado ausente estos días. Pero bueno, poco a poco uno se va poniendo al día!! SIIIII, pronto viajaré al futuro muajaja. Saludos, D!

Muy buena explicación

Contento de que que te haya parecido así, gracias. Saludos Guille.

Muy bueno! Gracias!!

Muchas gracias a ti por tomarte el tiempo de leerlo y comentar. Contento de que te haya gustado. ¡Un saludo!

Gracias por el post. Me encantan los artículos científicos. Te sigo para no perderme los próximos ;)

Gracias a ti por el comentario y por el follow amigo. Qué bueno que te haya gustado. ¡Saludos!

Excelente articulo @ficciones Pone a pensar en muchos detalles que a veces damos por sentado. Muchos detalles que a veces no entendemos a profundidad y puede que contengan los misterios del universo.
(se lee mejor si le colocas la voz de Porfirio Torres)

Ja ja ja ja gracias. Efectivamente, es como mencionas. Ya contigo son dos personas que me comentan que de alguna forma los ha puesto a pensar, pienso que esa es la idea y me alegro que les haya causado ese efecto. Un saludo.

P.D. Ahora debo ir a buscar la voz de Porfirio Torres para entender ja.

Muy bueno!!! Una explicación sencilla de algo complejo, follow al canto ;)

¡Gracias! Qué bueno que te parezca sencillo y se haya entendido la idea. ¡Un saludo!

Me gusta que expliques y que lo hagas con ejemplos sencillos. Por cierto me da risa cuando aclaras falsedades sobre Einstein con respecto a su biografía jajajaja.

Qué bueno que haya parecido sencillo. ¿Qué opinas, se entendió bien toda la idea del reloj de luz y porque el tiempo transcurre más lento cuando te mueves? Pues sí, casi siempre que alguien menciona a Einstein, sale otro alguien diciendo que era muy malo en la escuela y siempre sacaba ceros... Ja ja. Bye @coqui, disculpa la tardanza pero no había tenido casi oportunidades de estar por acá.

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