Jesús Ernesto Ramirez Calderón Profesor: Miller Beltrán 01/09/15José Orlando Martinez Carabalí Problema de Altas Velocidades y microcosmos

ESPACIO – TIEMPO SEGÚN LA TEORIA DE LA

RELATIVIDAD

"Cuando cortejas a una bella muchacha, una hora parece un segundo.

Pero te sientas sobre carbón al rojo vivo, un segundo parecerá una hora.

Eso es relatividad". Albert Einstein. 

Hacia el año 1905 el físico alemán Albert Einstein publicó la teoría de la

relatividad, ésta abrió nuevos horizontes a la ciencia, pues trataba la física de los

cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias; con ella se exponía dos principales

premisas, la primera el principio de la relatividad, según el cual las leyes físicas

son las mismas en todos los sistemas de inercia de referencia, y el principio de la

invariabilidad de la velocidad de la luz, según el cual la velocidad de la luz en el

vacío es constante. Ello generó un cambio drástico en los paradigmas que

manejaban los científico de su época, pues se empezó a considerar como una

relación, la cual conocemos como espacio-tiempo, de esta manera se dejaba a un

lado la suposición que se tenía de que el espacio y el tiempo eran absolutos.

Einstein decía que ningún objeto en el universo podía proporcionar un marco de

referencia que fuera absoluto en reposo en relación con el espacio; cualquier

objeto proporciona un sistema de referencia igualmente valido, y el movimiento de

cualquier objeto puede referirse a ese sistema. Lo anterior nos indica que si un

autobús se desplaza respecto a la estación de parada, esta se desplaza respecto

al autobús; ello se da debido al movimiento de la tierra sobre su eje, y su rotación

en torno al sol. Por ello Einstein indicaba que el movimiento es relativo.

De igual manera la teoría de la relatividad nos habla del espacio-tiempo,

comúnmente concebimos el espacio con tres dimensiones, esto nos indica que

para determinar la posición de un objeto es necesario identificar un sistema de

referencia y tres coordenadas (x,y,z), en pocas palabras cualquier objeto poseerá

una altura, un anchor y una profundidad; mientras que el tiempo lo vemos como un

sistema unidimensional, es decir, que solo necesitamos un número para

determinar el intervalo de tiempo que se requiere, para establecer el momento en

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el que ocurre un suceso. Ya en esta teoría se unen para crear el espacio-tiempo,

establecido por cuatro dimensiones; tres dimensiones espaciales y una que

referencia el tiempo en el que transcurre un suceso.

La teoría de Einstein nos propone, que él es espacio-tiempo se deforma a su

alrededor, al estar en presencia de una masa, lo que conlleva a pasar de una

geometría euclidiana a una no-euclidiana. Esta deformación permite explicar mejor

la gravedad, la cual según Einstein se provoca al deformarse el sistema de cuatro

dimensiones, esta deformación que es provocada por una masa influye sobre la

trayectoria de otros cuerpos al verse afectada por la curvatura creada por la

anterior, siendo la primera de un peso mayor que la segunda; esto implicó que se

traspasará de la teoría gravitacional de newton y se establezcan nuevos modelos

en la física actual; uno de ellos es que las distancias no se pueden medir en líneas

rectas, sino por el contrario estas son parábolas, un ejemplo de ello son los

meridianos y paralelos; por lo tanto lo primero que se debe aprender como

sociedad es que la distancia más corta entre dos puntos en un espacio curvo no

es la recta euclidiana, sino una curva llamada geodésica o recta generalizada para

ese espacio curvo. Esto implica que las trayectorias de los objetos bajo la fuerza

de atracción gravitatoria pueden describirse como trayectorias en el espacio

tiempo curvado.

Un hecho sorprendente de la teoría de la relatividad de Einstein es que el tiempo

no transcurre de igual forma para distintos observadores; ello implica una profunda

alteración a nuestro sentido común, ya que nos vemos acostumbrados a que el

mecanismo en los relojes miden igual tiempo sin importar como se muevan; la

idea del tiempo relativo para un observador puede parecer absurdo, en nuestro

contexto; aun así es importante que Einstein nos indica que este efecto solo es

perceptible a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz; esto explica por

qué no se es común las variaciones de tiempo en nuestra sociedad, debido a que

la tierra (sistema referencial en que nos movemos) es mucho menor a la velocidad

de la luz.

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Hay que tener presente que cada fenómeno físico tiene un tiempo asociado; por

ello Einstein en su famosa paradoja de los gemelos nos indica que: si hay dos

gemelos, y uno de ellos decide hacer un largo viaje a una estrella en una nave

espacial a velocidades cercanas a la velocidad de la luz; el otro gemelo se queda

en la Tierra. A la vuelta, el gemelo viajero es más joven que el gemelo terrestre.

Con esta paradoja Einstein explico la razón del por qué el tiempo no es absoluto,

de regreso a la paradoja, Einstein por medio de su predicción de la dilatación del

tiempo nos explica que: el gemelo que se queda en la Tierra envejecerá más que

el gemelo que viaja por el espacio a gran velocidad porque el  tiempo propio del

gemelo de la nave espacial va más lento que el tiempo del que permanece en la

Tierra y, por tanto, el de la Tierra envejece más rápido que su hermano.

Es importante que en la teoría de la relatividad, si se desea medir el tiempo

transcurrido entre dos sucesos, es relevante hacerlos desde un sistema referencial

en que los dos sucesos ocurran en el mismo punto.

De igual manera que con el tiempo, en la teoría de Einstein se dice que el espacio

también es relativo a quien lo mide. Nuevamente nuestro sistema de referencia no

puede percibir este suceso, debido a que este también se da a velocidades

cercanas a la de la luz. Si viajáramos a velocidades cercanas a la luz nuestro

entorno parecería un poco distinto, pues observaríamos nuestro alrededor se ve

comprimido en una ventana en movimiento como nos lo indicaba Carl Sagan, y

para un observador externo mirará el objeto en el que nos movamos cada vez más

pequeño, dependiendo de qué tan cerca estemos de la velocidad de la luz.