Simultaneidad:
La simultaneidad está implícita en la medición
de tiempos o de intervalos de tiempo específicos. Partiendo de ello, en un
determinado marco de referencia, un suceso siempre representará un
acontecimiento con posición y tiempo definidos. Sin embargo, el problema
fundamental de la medición de intervalos de tiempo radica en que: “en general,
dos sucesos que son simultáneos en un marco de referencia no lo son en un segundo
marco que se mueve con respecto al primero, aun cuando sean marcos inerciales” (Young
& Freedman, 2013, p. 1227)
De
esta forma, es posible que dos acontecimientos que para un observador son
simultáneos no lo son para otros que se mueven con respecto al él, además si
entre ambos sucesos no existe una relación de causa y efecto, el orden en que
ocurren puede ser distinto para los observadores.
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| Figura 1: Representación de la simultaneidad.
Recuperado de |
Se
dice que dos eventos ocurren de manera simultánea si tienen lugar exactamente
al mismo tiempo y en un mismo punto en el espacio. Pero si los eventos ocurren en
lugares separados es más difícil comprobarlo. Debido a que la luz viaja a rapidez
finita, una persona al ver dos eventos debe calcular de vuelta para determinar cuándo
ocurrieron en realidad. “Por ejemplo, si se observa que dos eventos ocurren al
mismo tiempo, pero en realidad uno tuvo lugar más lejos del observador que el
otro, entonces el más distante debió haber ocurrido antes, y los dos eventos no
fueron simultáneos” (Giancoli,2006, p. 732)
Por lo
tanto, el que dos sucesos en diferentes ubicaciones en determinado eje puedan
ser considerados simultáneos o no, depende del estado de movimiento del
observador y de su sistema de referencia; así, el intervalo de tiempo entre dos
sucesos puede ser diferente en distintos marcos. Por lo tanto, la simultaneidad
no es absoluta, ya que de acuerdo con el principio de relatividad, cada
observador está en lo correcto desde su propio marco de referencia inercial.
La
formulación matemática de carácter relativo de la simultaneidad, se puede
obtener de la transformación de Lorentz. En efecto: Sean dos sucesos que
ocurren en x1 y x2, en el instante t para un observador
S. Para el observador S’ ocurren en x´1 y x´2 y en el
instante t´1 y t´2
, por lo tanto el intervalo de tiempo de tiempo medido por S´ es:
Es
decir, sólo será también simultáneos para él si ocurren en el mismo punto X1
= X2. (Burbano,
Burbano, & García, 2003, p. 662)
En el
siguiente video se muestra una descripción breve del fenómeno de simultaneidad:
Dilatación del Tiempo:
La
dilatación del tiempo corresponde a un fenómeno donde un intervalo de tiempo medido
por un observador en reposo en un determinado sistema de referencia inercial y por
un observador en un segundo marco que se desplaza velocidad constante respecto
al que se encuentra en reposo, se obtiene que el tiempo que mide el observador
en reposo es más lento para quien que se encuentra en movimiento, es decir, los
observadores perciben que cualquier reloj marcha más despacio cuando se
desplaza con respecto a ellos, interpretando que el tiempo se ha ralentizado
para otros relojes, sin embargo sólo es verdadero en el contexto del sistema de
referencia inercial del observador.
Así
pues, si una nave espacial muy rápida pasa frente a nosotros, observaremos que
cada uno de los relojes de la nave avanza más lentamente que nuestros propios relojes.
Sin embargo, la gente de la nave puede considerar que son ellos quienes están
en reposo y nosotros quienes nos movemos, y observarían que nuestros relojes
los que avanzan más lentamente que los suyos (Tipler & Mosca, 2017, p. 5)
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Figura
2. Representación del fenómeno de la dilatación del tiempo. Recuperado de http://fisicamodernacchera.galeon.com/relatespec.html
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Los
observadores siempre percibirán que cualquier reloj marcha más despacio si se
desplaza con respecto a ellos, por lo tanto el tiempo de un reloj en movimiento
es mayor que el tiempo del mismo reloj visto por el observador que se mueve con
él.
En un
marco de referencia específico, al ocurrir dos sucesos en un mismo punto del
espacio. El intervalo de tiempo entre estos sucesos, medido por un observador
en reposo (en un marco de referencia en reposo) es delta
0. Luego, un observador en un
segundo marco que se desplaza con rapidez constante
con respecto al marco de referencia en reposo
medirá un intervalo de tiempo ∆t (Young & Freedman, 2013, p.1229). Por lo tanto la
dilatación del tiempo corresponde a:
Es de
esta mamera como se expresa este fenómeno, donde los relojes en movimiento que
se observan siempre se atrasan respecto a los nuestros.
En el
siguiente video se detalla la forma en que se llega a este planteamiento:
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