Relatividad

Introducción

La constelación del Centauro, visible en el Hemisferio Sur de la Tierra, fuera de su tamaño y la belleza de sus estrellas tiene una distinción especial: su estrella alfa, esto es, la más brillante de la constelación, es también la más cercana a nosotros. Sólo nos separan de ella cuatro años luz, un año luz es la distancia que recorre la luz en ese periodo a la velocidad de 300000 km por segundo, el equivalente a nueve billones de kilómetros.

Esta proximidad relativa ha movido a los astrónomos a tomar Alfa del Centauro como la primera escala en la conquista del espacio por el hombre. Los cohetes con que se cuenta en la actualidad distan una infinidad de alcanzar la velocidad de la luz, lo que no ha impedido que se formulen los planes de vuelo y las circunstancias queinfluirían en el trayecto. Así, si el vuelo se efectúa casi a la velocidad de la luz, el viaje de ida y vuelta duraría ocho años, medidos en la Tierra. Sin embargo, debido a la contracción del tiempo entre dos sistemas de referencia inercial, uno de los postulados relativistas, para los audaces cosmonautas habrán, transcurrido sólo algunos días.

La existencia de un tiempo absoluto,independiente de quien lo mide, es resultado de nuestra experiencia cotidiana. Estamos acostumbrados a que el tiempo transcurre siempre en la misma forma y así sincronizamos nuestros relojes para determinar el momento en que ocurre cada suceso. Nadie se atrevería a afirmar que el tiempo transcurre más rápida o más lentamente en un lugar o en otro del Universo. Al menos esto se pensaba hasta que llegóEinstein.

Las ideas que, además del tiempo, se tenían sobre la materia y la energía, el espacio y la gravitación, han cambiado radicalmente a partir del cataclismo o que, para la física, significó Einstein. En Relatividad para principiantes, el doctor Shahen Hacyan aclara y explica muchos de los problemas nuevos que afrontan los científicos de nuestros días y, sobre todo, siembra en el lector lainquietud por conocerlos y entenderlos.

El doctor Hacyan es licenciado en física por la UNAM y obtuvo su doctorado en física teórica en la Universidad de Sussex. Es investigador y maestro en la Facultad de Ciencias y en el Instituto de Astronomía de la UNAM. Este es su tercer libro en la colección La Ciencia Desde México y se suma a El descubrimiento del Universo y Los hoyos negros.

Capítulo 1La Relatividad de Galileo

Todos los sistemas de referencia son válidos
La Tierra se mueve en el espacio como un grano de polvo en un vendaval: gira alrededor del Sol a 30 kilómetros por segundo, y este astro se mueve a su vez a 30 000 kilómetros por segundo alrededor del centro de la Vía Láctea, que es sólo una galaxia entre los millones de galaxias que efectúan un baile cósmico enlazadaspor sus mutuas atracciones gravitacionales. Y, sin embargo, no percibimos ninguno de estos movimientos; la Tierra parece ser lo único firme e inmutable a nuestro alrededor. La distancia entre dos puntos fijos de la Tierra o la altura de otro con respecto a la superficie son tipos de medición bien definidos, que pueden repetirse tantas veces cuanto sea necesario, sin incertidumbre, pues la Tierraes un excelente sistema de referencia.

Figura 1. Trayectoria de una piedra.

La inmovilidad y la inmutabilidad de nuestro planeta eran evidentes a los hombres de la Antigüedad, y sólo recientemente hemos podido aceptar que se mueve en el espacio. El hecho que el movimiento de la Tierra sea prácticamente imperceptible en la experiencia cotidiana se debe a un principio fundamental que GalileoGalilei enunció claramente en el siglo XVII: las leyes de la física son independientes de cualquier sistema de referencia.
La Tierra constituye el ejemplo más obvio de lo que es un sistema de referencia con respecto al cual se efectúan la mayoría de las mediciones. Podemos estudiar, por ejemplo, el movimiento de una piedra que se deja caer desde lo alto de un poste: la experiencia demuestra...