sábado, 17 de abril de 2010

COMO VIAJAR EN EL TIEMPO

VIAJAR EN EL TIEMPO

SOBRE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD GENERAL



RELATIVIDAD DE GALILEO


Consiste en la suma algebraica de velocidades según sea el sistema de referencia que se adopte.


Supongamos que estás parado en el andén de una estación de trenes. Supongamos ahora que pasa moviéndose hacia la derecha un vagón de pasajeros a la velocidad de 60 km/h con respecto a ti, que te encuentras detenido al costado de las vías. Para un pasajero sentado adentro del mismo vagón, dicho tren se mueve a 0 Km/h, es decir, se encuentra detenido con respecto a él, pues ambos se mueven juntos. Ese pasajero, con respecto a ti, pasa a la misma velocidad que el vagón, ósea, a 60 km/h.


Supongamos ahora que un segundo pasajero se levanta de su asiento y comienza a correr hacia la derecha a 10 km/h con respecto al vagón. Para el pasajero sentado dentro del vagón, la velocidad del segundo pasajero será de de 10 km/h, pues el vagón y el pasajero sentado pertenecen al mismo sistema; pero, conrespecto a ti, que te encuentras parado sobre el andén, la velocidad del segundo pasajero será de 70 km/h porque, en tu sistema de medición, ambos tienen el mismo sentido de desplazamiento, por lo tanto, deberás sumar las velocidades: 60+10=70.


Supongamos ahora que otro pasajero, un tercero, se levanta y corre hacia la izquierda a 15 km/h. Ahora la velocidad de éste, con respecto a tu posición, será de: 60-15=45, porque tienen sentidos contrarios.


Si se quiere determinar la velocidad del segundo pasajero con respecto al tercero, este será de: 10+15=25 Km/h. Es como si se estarían alejando uno del otro a razón de 25 km/h adentro del mismo vagón. En el supuesto caso que ambos ahora se acercan hacia sus asientos nuevamente a la misma velocidad, también la velocidad de uno respecto del otro será de 10+15=25 Km/h, pero ahora acercándose uno al otro.


Supongamos ahora que el tercer pasajero que corre hacia la izquierda a 15 km/h saca una pelotita y la lanza hacia la derecha a una velocidad de 50 km/h. Entonces, la velocidad de la pelotita con respecto a ti, que sigues detenido en el andén, será de 95 km/h (60 del vagón hacia la derecha + 50 de la pelota hacia la derecha – 15 del pasajero hacia la izquierda = 95).


Si invertimos la situación, el sistema de medición será exactamente el mismo para el pasajero que está sentado en el vagón. Para él, es él quien se encuentra detenido y es el andén lo que se mueve y se acerca hacia él a la velocidad de 60 km/h, es decir, son dos situaciones totalmente equivalentes, cada observador tiene su propia visión de la situación y cada uno tomara los mismos valores antes calculados.


En física se dice que cada objeto en movimiento o detenido tiene su propio marco de medición o de coordenadas, es decir, que cada observador estudia la situación desde su propio sistema de referencia. Se puede decir que cada pasajero tiene un sistema de referencia, la pelotita tiene otro, y tú (que te encuentras detenido) también tienes el tuyo. En el caso del pasajero sentado, el sistema será el mismo que el del vagón porque ambos se mueven simultáneamente. Cada uno observa al resto desde su propia ubicación y sumará o restará las velocidades según sea el sentido del movimiento de los diversos objetos estudiados. Cuando todos los sistemas de referencia se mueven respecto de los demás a velocidades uniformes se dice que esos sistemas son inerciales.


Cada observador tiene su propio y único sistema de referencia. Por ejemplo: Tú, con respecto al sistema de medición tierra, podrías quedarte detenido a una velocidad de 0 km/h. Supongamos ahora que alguien te está mirando desde la Luna, este observador va a concluir que tú estas girando sobre un eje a la velocidad de 1vuelta/día. Si este observador se aleja hasta llegar al Sol, dirá ahora que tienes dos movimientos: uno sobre tu eje y otro alrededor del sol, a una velocidad que tarda 365 días en recorrer toda la órbita. Como se puede observar, cada observador, desde su propio marco de referencia, tiene sus propias conclusiones.



SISTEMAS INERCIALES


Las leyes de la física, que rigen en todo el universo, obligarán a cada observador a utilizar el mismo sistema de medición, pero los resultados que cada observador obtenga no serán los mismos porque cada observador se encontrará siempre en un punto del espacio-tiempo diferente.


Supongamos que dentro del vagón se arma un laboratorio y se realiza una serie de investigaciones de principios físicos, todos ellos se verificaran tal como si los estuviese haciendo sobre la tierra. Lo mismo ocurre con la pelotita: si armo dentro de ella otro laboratorio y realizo más experiencias, las mismas responderán a los principios físicos conocidos, y así sobre cualquier sistema de referencia inercial que utilice. Siempre, en cada uno de ellos, se verificaran las leyes de la mecánica y del electromagnetismo. Si nos ponemos a pensar, esto no tiene nada de raro, pues nuestro laboratorio de la Tierra no es más que otro laboratorio armado sobre una pelotita en movimiento en algún rincón del universo.


Si una nave espacial pasara cerca del planeta y nos observara y midiera nuestros experimentos, obtendría otros valores numéricos distintos a los nuestros, pero sus conclusiones físicas serían exactamente iguales a las nuestras. Se puede concluir que no existe ningún sistema de referencia ideal (que en física se llama sistema absoluto). Es decir, no existe un sistema que se encuentre totalmente en reposo y podamos referenciar todas las mediciones a ese sistema absoluto. No hay en el universo un sistema que sea dueño de la verdad absoluta de todas las mediciones, pues todos están en movimiento y cada uno tiene su propia realidad.



LA LUZ


Antes de la Teoría de la Relatividad General no se sabía que medio usaba la luz para desplazarse, entonces se creyó que este medio podría ser el éter (un medio que se encuentra en todo el universo, que es transparente, de baja densidad e inunda todos los huecos del espacio). Desde su propuesta, los físicos se propusieron tratar de encontrarlo (porque sería fantástico encontrar algo que se encuentre fijo en todo el universo para tener una referencia fija). Se realizó un experimento que consistía en emitir un rayo de luz en un sentido, por ejemplo, en dirección al movimiento de la tierra, y otro en sentido contrario, de tal manera que en un sentido la velocidad de la tierra se sume a la de la luz y para el otro caso se reste (el primer rayo sería más veloz que el segundo). Esos rayos de luz, luego de recorrer una misma distancia, reflejarían en unos espejos que los harían retornar al punto de partida. Como un rayo es más rápido que el otro, y deben recorrer la misma distancia, entonces llegaran al punto de partida con un retardo de tiempo, pues uno demorara más que el otro en recorrer ese mismo espacio.


El experimento se hizo de diversas formas, perfeccionando los métodos de medición del sistema. Se efectuaron distintas mediciones durante varios años y jamás se pudo medir una diferencia. Los rayos siempre llegaban al mismo tiempo, la velocidad de la tierra no les influenciaba para nada. El éter no existía.


Con la Teoría de la Relatividad General; del físico judío, Albert Einstein, se utilizarán los siguientes postulados:


1.- La luz se mueve siempre a velocidad constante de 300.000 km/segundo, independientemente de la velocidad de la fuente que lo emite, y no hay, ni puede haber, objeto que se mueva más rápido que ella.


2.- No hay ni puede haber fenómeno que permita averiguar si un cuerpo está en reposo o se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme.


El primer postulado ignora la relatividad de Galileo, donde se suman las velocidades. Ahora, si sobre el tren un pasajero saca una linterna y envía un rayo de luz hacia la derecha (según Galileo seria: 300,000 + velocidad del tren), la velocidad de la luz será siempre constante, de 300.000 Km/s, salga a la velocidad que salga, sin importar la velocidad de la fuente porque no hay objeto más veloz que la luz. Además la luz no necesita de un medio material para transportarse, se mueve a través del vacío.


Si la velocidad de la luz dependiera de la velocidad del emisor se tendría una forma de determinar el movimiento uniforme y se negaría el segundo postulado.


Ejemplos:


1.- Supongamos que vas sobre una nave que va aumentando rápidamente su velocidad y tienes un espejo en la mano en el que te puedes ver reflejado. Resulta que, cuando viajes a una velocidad superior a la de la luz, tu cara desaparecerá del espejo porque la luz que tu rostro irradia no lo alcanzará.


2.- Supongamos que estás parado al fondo de una calle desde donde puedes observar la siguiente bocacalle a una cuadra de distancia. Supón que hacia ti viene un auto corriendo a la velocidad de la luz, y por la calle perpendicular se le acerca una motocicleta, en el mismo instante, ambos se cruzan, de tal manera que el auto debe hacer un giro para evitar la colisión. En este caso, si las velocidades se sumaran, la velocidad de la luz que emite el auto te llegaría antes (porque se dirige hacia ti) y la velocidad la de la moto te llegaría después (porque no se dirige directamente hacia ti sino hacia el auto), por lo tanto, verías al automóvil hacer una giro en el aire sin saber por qué, ya que la luz de la moto aún no llegaría.



VIAJAR EN EL TIEMPO


Hay casos reales en el universo como el movimiento de las estrellas, donde se ha determinado fehacientemente que los postulados anteriores se cumplen y que la velocidad de una onda es siempre constante independiente de su centro emisor.


Imaginemos ahora dos naves espaciales en el medio del oscuro vacío en un rincón del universo, a miles de kilómetros de la tierra. Supongamos que una nave tiene un reloj de luz, una especie de linterna que emite un rayo de luz hacia arriba y al llegar al techo se refleja en un espejo para volver al punto de partida. Supongamos que el tiempo transcurrido desde la salida del rayo hasta su regreso es de 1 segundo. Un astronauta dentro de la nave observara que la luz sale verticalmente hacia arriba, llega al espejo y regresa al origen, es decir, recorre dos veces la altura de la nave en un segundo.


Ahora imaginemos una segunda nave tripulada por nosotros, que también tiene instalado exactamente el mismo sistema de reloj, con igual tiempo por ciclo. Supongamos que la primera nave pasa al costado de nosotros a una velocidad v de 10.000 km/h. Desde nuestra nave veremos subir y bajar al rayo, y, simultáneamente, avanzar con la nave. El rayo subirá y se desplazará horizontalmente, de tal forma que el movimiento compuesto es una línea inclinada hacia arriba que rebota en el espejo y vuelve hacia abajo, también inclinada.


Para el astronauta de la nave, la luz sólo sube y baja, pero para nosotros, que estamos afuera de su sistema de referencia, el rayo hace otro recorrido. Si ahora aplicamos el primer postulado de Einstein, donde afirma que la velocidad de la luz es siempre la misma, podremos concluir que el tiempo que tarda la luz desde que sale del reloj hasta que regresa es mayor que el que nosotros medimos en nuestra propia nave que sólo sube y baja verticalmente.


Por lo tanto, cuando mides el tiempo en una nave que se mueve con respecto a ti podrás observar que dicho tiempo se hace más lento porque cuando en tu nave mides un segundo en la otra pasa una fracción más. El tiempo trascurrido en un sistema (nave) que se mueve es siempre más lento.


Si analizas la situación, pero ahora invertida, notarás que el segundo astronauta, el que se mueve en el caso anterior, observara exactamente lo mismo que tú. El observará que su rayo sólo baja y sube en un segundo y que es el de la otra nave el que recorre mas distancia, por lo tanto concluirá que es su reloj el que anda bien y que es el reloj de la otra nave la que está atrasándose.


Como se puede observar, las diferencias de tiempo y espacio están directamente relacionadas con la velocidad del sistema. A mayor velocidad, mayores diferencias, pero sólo notables cuando la velocidad se aproxima a la de la luz. Cuando la velocidad es baja, inclusive, por ejemplo, la velocidad de un cohete al salir del planeta (que es de unos 40.000 km/h), se la considera baja y los efectos relativistas no pueden considerarse, porque prácticamente no existen.

Conclusión: Según la Teoría de la Relatividad, sí sería posible viajar en el tiempo, si y sólo si se va hacia el futuro, pero, una vez allá, sería imposible volver.


Para una mejor entendimiento del ejemplo puede ver un ejemplo visual en el siguiente link:


http://www.youtube.com/watch?v=6SNxB7YX8K8

J C

1 comentario:

nicol dijo...

"Hola.
"
"Antes de nada, perdona que te escriba esto como un comentario, pero es que no vi tu email en el tu blog
"
"Soy el webmaster de publizida.es
"
"
"
"Publizida BLOG'S es un ranking / directorio de clasificación de blogs en español, creado con el único propósito de dar a conocer los mejores blog's
"
"
"
"Registrando su blog en Publizida BLOG'S accederás al servicio de estadísticas gratuitas y podrás participar en el TOP.RANKING
"
"También puedes acceder a la valoración que los usuarios hacen de su página.
"
"
"
"Y lo mas importante...
"
"darte a conocer y aumentar el numero de visitantes a tu BLOG de manera totalmente gratuita.
"
"
"
"Si te interesa puedes darte de alta
"
"ALTA DIRECTORIO DE BLOGS
"
"
"
"o visitanos en ......
"
"
"
"DIRECTORIO DE BLOGS
"
"
"
"HTTP://PUBLIZIDA.ES
"
"
"
"Muchas Gracias por tu tiempo... y disculpa si no fue la mejor manera de darme a conocer.
"
"
"
"Un saludo.
"
"
"
"DAVID T.
"
"Webmaster de Publizida.es
"