Teoaria de la relatividad

Relatividad, Espacio y Tiempo

Translation to English: Relativity, Space and Time
Versão em português: Relatividade, Espaço e Tempo

Seguramente todos conocemos la famosa anécdota que relata cómo Galileo Galilei trataba de hacer comprender a las autoridades eclesiásticas de que la Tierra se movía. Por más que el astrónomo italiano intentó hacer entrar en razón a sus censores, elloshicieron caso omiso de sus pruebas, argumentando que, como la Biblia dice que Josué ordenó detenerse al Sol y no a la Tierra, es el Sol el que se mueve mientras la Tierra permanece fija. Bajo amenaza de tortura, Galileo fue obligado a retractarse y tuvo que pasar los últimos años de su vida bajo arresto domiciliario.

Un argumento que intentaba apelar al sentido común sostenía que la Tierra no semueve ``porque no se nota el movimiento''. Es verdad que, cuando tomamos el tren a Buenos Aires nos damos cuenta si estamos detenidos o andando: cuando el tren avanza, se sacude. ¿Pero qué pasa si viajamos en barco? El barco se menea a causa del oleaje, y más se va a menear cuanto más picado esté el mar; pero si estamos encerrados dentro de una bodega sin ventanas no vamos a poder saber si estamosnavegando o detenidos en mitad del océano.

Supongamos que en nuestra bodega hay una claraboya y vemos cruzar otra nave de Norte a Sur, ¿nos dice esto algo sobre nuestro propio movimiento?

Hay varias posibilidades: a) nosotros estamos anclados y el otro barco se mueve hacia el Sur; b) el otro barco es el que está anclado y nosotros navegamos con rumbo Norte; c) ambas embarcaciones naveganhacia el Norte, pero nosotros vamos más rápido y nos adelantamos; d) los dos navíos viajan hacia el Sur, y el nuestro es el más lento y está siendo adelantado; o e) nosotros nos dirigimos al Norte y el otro barco va para el Sur. Las únicas posibilidades que quedan excluídas son que ambos buques estén anclados, o que ambos naveguen con idéntica velocidad y rumbo.

Aún si nos asomamos para poder verla superficie del mar, sólo vamos a poder saber si nos movemos respecto del agua. Si se agota el fuel-oil y se paran los motores, la nave se quedará ``quieta'', pero eventualmente la corriente la llevará hacia algún lado. Al capitán le interesará saber si nos acercamos o nos alejamos de la costa.

Está claro entonces que antes de ponerse a discutir qué objetos se mueven y cuáles no, esnecesario decir con respecto a qué, es decir establecer un sistema de referencia .

Volvamos entonces a nuestro asiento en el tren. Si al pasar por Plátanos, una mujer le dice a un hijo revoltoso ``quedate quieto'', se entiende que lo que le quiere decir es que se quede en su asiento.

Hay una forma sencilla de relacionar las posiciones y velocidades medidas desde distintos sistemas de referencia.Supongamos que nuestro asiento está exactamente a veinticinco metros por delante del furgón de cola; ¿a qué distancia estamos de Plátanos? Es evidente que estamos veinticinco metros más lejos que el furgón. ¿Y a qué distancia está el furgón de Plátanos? Si el tren viaja a cuarenta kilómetros por hora y pasamos por Plátanos hace quince minutos, el furgón estará a diez kilómetros de Plátanos; ynosotros estaremos veinticinco metros más lejos, a diezmil veinticinco metros de Plátanos.

Supongamos ahora que nos levantamos del asiento y caminamos hacia la locomotora. Si caminamos a cinco kilómetros por hora, como el tren va a cuarenta, vamos a alejarnos de Plátanos a cuarenta y cinco kilómetros por hora. Si damos media vuelta y caminamos hacia el furgón, también estaremos alejándonos dePlátanos, pero a treinta y cinco kilómetros por hora.

Todo esto es bastante obvio. Está claro que tenemos que sumar nuestra velocidad a la del tren (o restarla si caminamos para atrás) para saber a qué velocidad nos movemos respecto de la estación. Si queremos saber a qué distancia estamos de la estación, sumamos la distancia que separa al furgón de cola de la estación a la que nos separa a...