Disertaciones sobre el principio de relatividad

En nuestro día a día tenemos contaminada nuestra mente con la intuición de cómo percibimos las leyes naturales y estar parados sobre este planeta nos da por sentado todo lo que pasa a nuestro alrededor. En este pequeño ensayo voy a intentar salirme de esa intuición y analizar sobre una de las bases de las teorías más exitosas de la física, la teoría de la relatividad.

Esta teoría se sienta sobre lo que se llama el Principio de Relatividad1. En palabras es muy sencillo, pero es bueno profundizar en él ya que como dije inicialmente va en contra de nuestra institución. El principio de relatividad consta de dos partes. La primera es que no importa el observador, desde cualquier marco de referencia la velocidad de la luz es constante, todos los observadores deben medir la misma velocidad de la luz así unos estén en reposo u otros en movimiento relativo. El segundo punto es, los observadores que se mueven a velocidad constante uno de otros, no pueden distinguir este estado de movimiento con el reposo. La discusión se realizará sobre este segundo punto del principio de relatividad.

Muchos hemos experimentado estando en un carro detenido, que cuando miramos por la ventana de un momento a otro y sin pensarlo demasiado, el carro de al lado retrocede, pero para nosotros es como si nos estuviéramos moviendo hacia delante.También nos ha pasado que viajando en una carretera (sin baches y totalmente recta), nos ha parecido que los árboles, casas y postes vienen moviéndose hacia nosotros.

Ahora pensemos lo siguiente como parte de un experimento mental. Supongamos que estamos en una nave, en el vacío del espacio y ninguna fuerza de gravedad actúa sobre nosotros, se puede decir que estamos en reposo. Tenemos a un amigo llamado Juan en otra nave frente a nosotros, pero este se acerca a una velocidad constante y pasa al lado. Ahora desde el punto de vista de Juan nosotros somos los que estamos en movimiento, inicialmente este ve como nos acercamos y luego le pasamos por el lado en nuestra nave. Todo esto sucede porque el movimiento para ambos observadores es relativo y sucede a velocidad constante, donde ninguno experimenta ninguna fuerza, entonces no es posible diferenciar el movimiento de una situación de reposo y ambos son totalmente equivalentes.Pero no siempre todo se puede reducir a términos de velocidades constantes pues en algún momento el movimiento tuvo que iniciar y este se inicia con la aceleración, es aquí donde experimentamos una «fuerza» pero es consecuencia de que nuestro espacio-tiempo se curva. La velocidad con la que veníamos hace que cada momento quedemos atrás y el vehículo que acelera hace que la parte posterior quede pegada a nosotros.

Ahora pensaremos en un experimento mental para el caso de la aceleración, y retomaré la situación en la que estamos en el espacio con nuestra nave. Así se tratará de que quede más clara la explicación anterior.

Ahora pensemos que estando en nuestra nave, estamos en reposo y al lado de nuestro amigo Juan. Unos varios cientos de metros más adelante está otro nuevo amigo llamado Carlos, también en reposo con respecto a nosotros. Supongamos que nos empezamos a mover hacia Carlos y para esto la nave va acelerando. Como estábamos en reposo nuestra espalda va acercándose al respaldo de nuestro asiento y cuando chocamos con él, adquirimos velocidad junto con nuestra nave. Pero ahora la nave va más rápido pues está acelerando y la velocidad que teníamos se ve superada por la nueva velocidad de la nave, creando así la ilusión de que estamos pegado a la nave por una fuerza equivalente a un campo gravitacional con el valor de la aceleración de la nave.

Figura 1

Ahora pensemos en que nuestra nave deja de acelerar llegando a una velocidad constante (Figura 1). Desde el punto de vista de Juan nuestra nave se aleja de él, y Carlos ve que nos estamos acercando a él. Ahora desde nuestro punto de vista como ya la nave no acelera, vemos que Juan se aleja de nosotros y Carlos se nos acerca a la misma velocidad, cualquiera de los dos puntos de vista es el correcto.

Ahora pensemos lo siguiente, si desde el punto de vista de Carlos quisiéramos que nuestra nave llegue donde él y se detenga, para Carlos (y para Juan también) debemos desacelerar, pero desde nuestro punto de vista pasa otra cosa. Como vemos desde nuestro reposo que es Carlos el que viene hacia nosotros debemos empezarnos a movernos en dirección de Juan acelerando hasta que igualemos la velocidad de Carlos y estemos en el mismo lugar. Allí estaremos en reposo nuevamente con Juan y Carlos. Es por esto, que lo que creemos como desacelerar en realidad es una aceleración en diferente sentido.

Finalmente podemos decir, que como consecuencia de este principio de relatividad, donde todos los observadores inerciales no pueden distinguir un estado de movimiento ó el reposo respecto a otro observador y que todos ellos miden como constante la velocidad de la luz (siendo está absoluta), nuestra concepción del espacio y el tiempo que anteriormente era absoluto debe cambiar. Por ejemplo, en nuestro experimento mental, al movernos respecto a Juan y a Carlos, nuestro reloj se mueve más despacio desde el punto de vista de ellos. Adicionalmente al someternos a dos aceleraciones, esto es análogo a estar en un campo gravitacional por el principio de equivalencia de la relatividad general, y en un campo gravitacional también el tiempo transcurre más despacio con respecto a otro observador. Por lo tanto, al final de nuestro viaje nuestro reloj va estar más atrasado que el de Juan y Carlos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

1)https://es.m.wikipedia.org/wiki/Principio_de_relatividad

 

 

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