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Convención de Einstein sobre la sincronía
En física, la relatividad de la simultaneidad es el concepto de que la simultaneidad distante -si dos acontecimientos espacialmente separados ocurren al mismo tiempo- no es absoluta, sino que depende del marco de referencia del observador.
Según la teoría especial de la relatividad de Einstein, es imposible decir en sentido absoluto que dos acontecimientos distintos ocurren al mismo tiempo si esos acontecimientos están separados en el espacio. Si un sistema de referencia asigna exactamente el mismo tiempo a dos acontecimientos que se encuentran en puntos diferentes del espacio, un sistema de referencia que se mueva con respecto al primero asignará generalmente tiempos diferentes a los dos acontecimientos (la única excepción es cuando el movimiento es exactamente perpendicular a la línea que une los lugares de ambos acontecimientos).
Por ejemplo, un accidente de coche en Londres y otro en Nueva York que parecen ocurrir al mismo tiempo para un observador en la Tierra, parecerán haber ocurrido en momentos ligeramente diferentes para un observador en un avión que vuela entre Londres y Nueva York. Además, si los dos sucesos no pueden estar conectados causalmente, dependiendo del estado de movimiento, el accidente de Londres puede parecer que ocurre primero en un marco determinado, y el de Nueva York puede parecer que ocurre primero en otro. Sin embargo, si los sucesos están conectados causalmente, el orden de precedencia se mantiene en todos los marcos de referencia.
Convencionalidad de la simultaneidad
Se suele suponer que Einstein descubrió la relatividad de la simultaneidad al pensar en cómo se pueden sincronizar los relojes mediante señales luminosas, de acuerdo con el análisis que hizo en su artículo sobre la relatividad especial de 1905. Sin embargo, esto no es más que una suposición. No tenemos ninguna prueba real de que realmente haya ocurrido así. En recuerdos posteriores, Einstein destacó la importancia de varios experimentos mentales en el pensamiento que condujo a la teoría final. Entre ellos, su experimento de persecución de un rayo de luz y su experimento de imán y conductor. No incluyen los experimentos mentales sobre los relojes y su sincronización. Mi objetivo aquí es mostrar que otros caminos hacia la relatividad de la simultaneidad son bastante plausibles. En varios lugares Einstein destacó la importancia en su descubrimiento de la relatividad especial de la aberración estelar y la medición de Fizeau de la velocidad de la luz en el agua en movimiento. Los resultados pueden verse como expresiones observacionales directas de la relatividad de la simultaneidad, si se saben leer. Sugeriré que, gracias a su conocimiento del Versuch de Lorentz de 1895, Einstein sí sabía leerlos, y que es muy posible que estas observaciones condujeran primero a Einstein a la relatividad de la simultaneidad.
La simultaneidad explicada
Según la teoría de la relatividad especial, es imposible decir en sentido absoluto si dos acontecimientos distintos ocurren al mismo tiempo si esos acontecimientos están separados en el espacio, como un accidente de coche en Londres y otro en Nueva York. La cuestión de si los sucesos son simultáneos es relativa: en algunos marcos de referencia los dos accidentes pueden ocurrir al mismo tiempo, en otros marcos (en un estado diferente de movimiento relativo a los sucesos) el choque en Londres puede ocurrir primero, y aún en otros marcos, el choque en Nueva York puede ocurrir primero. Si los dos acontecimientos están conectados causalmente (“el acontecimiento A causa el acontecimiento B”), la relatividad de la simultaneidad preserva el orden causal (es decir, “el acontecimiento A causa el acontecimiento B” en todos los marcos de referencia).
Si imaginamos que un marco de referencia asigna exactamente el mismo tiempo a dos sucesos que se encuentran en puntos diferentes del espacio, un marco de referencia que se mueve con respecto al primero asignará generalmente tiempos diferentes a los dos sucesos. Esto se ilustra en la paradoja de la escalera, un experimento mental que utiliza el ejemplo de una escalera que se mueve a gran velocidad por un garaje.
Relatividad de la simultaneidad pdf
La dilatación del tiempo, la contracción de la longitud y la relatividad de la simultaneidad son algunas de las extrañas conclusiones de la relatividad especial. Esta página utiliza animaciones para explicarlas con más detalle. Hay un poco de matemáticas: utilizamos el teorema de Pitágoras sobre los lados de un triángulo rectángulo, pero nada más.
La siguiente animación muestra las observaciones de Jasper y Zoe sobre los acontecimientos. En el marco de Jasper, Zoe viaja de izquierda a derecha a v = 0,8*c, y el pulso de luz traza las líneas mostradas, cada una de las cuales es la hipotenusa de un triángulo rectángulo. En el fotograma de Zoe, Jasper y su porche se desplazan de derecha a izquierda a una velocidad v = 0,8*c, y el pulso de luz del reloj sólo va de lado, de un lado a otro del coche. El contador rojo situado al lado de Zoe muestra el número de ticks del reloj que reporta; el situado al lado de Jasper cuenta los ticks que observa. Para ambos observadores, cada reflejo de la ventana es un tic del reloj de Zoe. (Puedes utilizar la función “paso” para comprobar que esto ocurre. También puedes comprobar la constancia de la velocidad de la luz para los dos observadores comprobando que el pulso de luz recorre la misma distancia por fotograma).