Metafísica

Espacio-tiempo


Analogía bidimensional de la distorsión del espacio-tiempo debido a un objeto de gran masa.
El espacio-tiempo es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos inseparablemente relacionados. En él se desarrollan todos los eventos físicos del Universo, de acuerdo con la teoría de la relatividad y otras teorías físicas. Estaconcepción del espacio y el tiempo es uno de los avances más importantes del siglo XX en el campo de la física y de la filosofía.
El nombre alude a la necesidad de considerar unificadamente la localización geométrica en el espacio y el tiempo, ya que la diferencia entre componentes espaciales y temporales es relativa según el estado de movimiento del observador. De este modo, se habla de continuoespacio-temporal. Debido a que el universo tiene tres dimensiones espaciales físicas observables, es usual referirse al tiempo como la "cuarta dimensión" y al espacio-tiempo como "espacio de cuatro dimensiones" para enfatizar la inevitabilidad de considerar el tiempo como una dimensión geométrica más. La expresión espacio-tiempo ha devenido de uso corriente a partir de la teoría de la relatividadespecial formulada por Einstein en 1905.
Índice [ocultar]
1 Introducción
2 Propiedades geométricas del espacio-tiempo
2.1 Métrica
2.2 Contenido material del espacio-tiempo
2.3 Movimiento de las partículas
2.4 Homogeneidad, isotropía y grupos de simetrías
2.5 Topología
3 Ejemplos de diferentes clases de espacio-tiempo
3.1 El espacio-tiempo relativista de Minkowski
4 El universo deEinstein: gravitación y geometría
4.1 ¿Cuáles son estas intuiciones y sugerencias?
4.2 El espacio-tiempo curvo de la relatividad general
4.3 El espacio-tiempo de la física prerrelativista
5 Generalizaciones
5.1 Hiperespacio
6 Véase también
7 Referencias
8 Enlaces externos
Introducción[editar · editar código]

En general, un evento específico puede ser descrito por una o más coordenadasespaciales y una temporal. Por ejemplo, para identificar de manera única un accidente automovilístico, se pueden dar el punto kilométrico donde ocurrió (una coordenada espacial), y cuándo ocurrió (una coordenada temporal). En el espacio tridimensional, se requieren tres coordenadas espaciales. Sin embargo, la visión tradicional en la cual se basa la mecánica clásica, cuyos principios fundamentalesfueron establecidos por Newton, es que el tiempo es una coordenada independiente de las coordenadas espaciales y es una magnitud idéntica para cualquier observador. Esta visión concuerda aproximadamente con la experiencia: si un evento ocurre a 10 metros, es natural preguntar a 10 metros de qué, pero si nos informan que ocurrió un accidente a las 10 de la mañana en nuestro país, ese tiempo parecetener carácter absoluto.
Sin embargo, resultados como el experimento de Michelson y Morley, y las ecuaciones de Maxwell para la electrodinámica, sugerían, a principios del siglo XX, que la velocidad de la luz es constante, independiente de la velocidad del emisor u observador, en contradicción con lo postulado por la mecánica clásica. La constancia de la velocidad de la luz es una consecuencia delcarácter relativo de la distancia y el tiempo, de tal manera que dos observadores medirán tiempos diferentes entre dos eventos si uno está moviéndose respecto al otro (usualmente esa diferencia es muy pequeña, imperceptible con medios convencionales, pero detectable mediante relojes atómicos de alta precisión).
Einstein propuso como solución a éste y otros problemas de la mecánica clásicaconsiderar como postulado la constancia de la velocidad de la luz, y prescindir de la noción del tiempo como una coordenada independiente del observador. En la Teoría de la Relatividad, espacio y tiempo tienen carácter relativo o convencional, dependiendo del estado de movimiento del observador. Eso se refleja por ejemplo en que las transformaciones de coordenadas entre observadores inerciales (las...