señorita

Relatividad para todos
Por Jaime Hernández Gutiérrez
1. Introducción.
2. Taller: diagramas espacio-temporales I
3. La luz no viaja.
4. Una travesía imaginaria.
5. No es posible alcanzar a la luz.
6. El principio de relatividad de Galileo.
7. El tiempo propio y la relatividad del tiempo.
8. La contracción de Lorentz.
9. Taller: diagramas espacio-temporales II .
RESUMEN
1. IntroducciónLos razonamientos que siguen a continuación no se reducen a mera especulación elaborada mentalmente. Pretenden ser una manera de acceder por un camino bastante razonable a resultados que aparecen alejados de las concepciones que nos permite la experiencia diaria, por lo que normalmente la gente los encuentra difíciles de comprender. Pero ellos han sido plenamente confirmados por latradición física del último siglo, tanto desde el punto de vista experimental como desde el teórico. Algunas interpretaciones que presentamos no son conocidas universalmente, pero permiten, en nuestra opinión, llegar cómodamente a las mismas conclusiones que los esquemas difundidos en los textos. Además, consideramos que esta forma de ver permite explicar asuntos tan difíciles de aceptar como lainvariancia de la velocidad de la luz, que es el misterioso pilar de toda la teoría.
1. Taller: diagramas espacio-temporales I
Decir que un automóvil, se desplaza con rapidez constante v en una dimensión, equivale a saber que, si se toma la posición x= 0 al comenzar a medir el tiempo, en sucesivos intervalos de tamaño Δt las posiciones correspondientes son

tiempo transcurrido
t
distanciarecorrida
x
0
0
Δt
v Δt
2Δt
2 v Δt
3Δt
3 v Δt
4Δt
4 v Δt
5Δt
5 v Δt

y así sucesivamente, todas ellas medidas sobre una línea recta llamada la coordenada x.
En forma gráfica,



El anterior dibujo se puede simplificar, y convertir en algo más útil, si se escoge representar la coordenada tiempo sobre el eje vertical. El nuevo esquema recibe el nombre de diagrama espacio-tiempo (figura2).



Cada una de las mediciones se llama un evento, y se hace la suposición de que el reloj que hay en cada uno de los lugares marcha al unísono, es decir simultáneamente, con todos los demás que se encuentran en reposo sobre la carretera. La línea que pasa por todos los eventos registrados para el automóvil se llama línea de universo del vehículo.

Cuanto mayor sea la velocidad delmóvil, más se separa angularmente la línea de universo con respecto al eje del tiempo.



El sistema de ejes x-t permite llevar las cuentas sobre el movimiento de otros cuerpos con respecto a algún observador que recibe el nombre de sistema inercial de referencia (SIR). La línea de universo de cada móvil presenta un aspecto que depende del estado de movimiento de ese móvil con respecto al SIRdesde el cual se observa. Algunos ejemplos pueden ser útiles y se presentan a continuación.


Ejemplo 1.
El caso más simple se presenta cuando un móvil o partícula se encuentra en reposo con respecto al SIR escogido. Desde el punto de vista elegido no hay cambios en la posición de la partícula, y por lo tanto su línea de universo es paralela al eje del tiempo. Diferentes partículas en repososólo difieren en la posición fija que tienen (ver figura 4). Se debe insistir en que cuando se habla de reposo, significa con respecto a un SIR elegido previamente.



Ejemplo 2.
Si dos partículas tienen la misma rapidez con respecto a un SIR, entonces sus líneas de universo son paralelas. Es el caso que se presenta cuando queremos observar el movimiento de los dos extremos de una varillarígida. Ambos viajan a la misma velocidad, separados por una distancia que no cambia con el tiempo (figura 5) si la varilla permanece orientada en la misma dirección. En cada instante las dos partículas sólo difieren en su posición x.

2. La luz no viaja

Cuando se baja al mínimo la intensidad de una fuente luminosa, se pone de manifiesto que la luz sólo puede ser emitida y absorbida en...