sábado, 19 de mayo de 2018

Relatividad

La teoría de la relatividad especial, formulada por Albert Einstein en 1905, constituye uno de los avances científicos más importantes de la historia. Alteró nuestra manera de concebir el espacio, la energía, el tiempo y tuvo incluso repercusiones filosóficas, eliminando la posibilidad de un espacio/tiempo absoluto en el universo.

Se complementa con la teoría de la relatividad general, publicada en 1915, algo más compleja y que pretende aunar la dinámica newtoniana con parte de las consecuencias de la primera teoría especial.

Con la teoría de la relatividad especial, la humanidad entendió que lo que hasta ahora había dado por sentado que era una constante, el tiempo, era en realidad una variable. No sólo eso, sino que el espacio también lo era y que ambos dependían, en una nueva conjunción espacio-tiempo, de la velocidad.

Luis Álvarez-Gaumé, director del grupo de física teórica del CERN, nos explica en conversación telefónica:

Lo más importante es entender cómo el tiempo depende, en realidad, del movimiento, de la velocidad. Eso fue lo que lo cambió todo.

Einstein se basó a su vez en dos hipótesis:


Las leyes de la física son las mismas mientras el sistema de referencia sea el mismo e inercial. Esto es, ambos se mueven a una velocidad constante. Si una ley se cumple en un sistema, también se debe cumplir en el otro.
La velocidad de la luz es una constante universal, que se define como c. Que era constante lo habían demostrado algunos años antes otros dos grandes científicos, Michelson y Morley.

¿Qué es la relatividad?
Resultado de imagen para relatividad fisicaLa situación que imaginó Einstein ha sido usada y explicada hasta la saciedad en escuelas y libros de física. Imaginemos un tren y a dos individuos, uno de ellos está montado en el mismo y otro lo ve pasar a toda velocidad desde el borde de la vía. El tren se mueve a 200 kilómetros por hora.

Un momento, ¿se mueve? ¿seguro? Sí y no al mismo tiempo. Para la persona que va sentada dentro el tren no se mueve, está quieto. Sólo se mueve para la persona que está al borde de la vía. Es algo, efectivamente, relativo.

Einstein luego imaginó que alguien tira una pelota a 20 kilómetros por hora hacia delante dentro del tren. Para la persona que está dentro la pelota se mueve a esa velocidad pero para la persona que está abajo esa pelota se mueve , sin embargo, a 220 (200+20) kilómetros por hora.

Ahí es cuando toca recordar que la velocidad de la luz es constante, y es cuando empezamos a entender que algo no encaja del todo con el concepto de que el tiempo también lo sea. Puesto que la velocidad de la luz siempre es la misma, al volver al ejemplo del tren y la persona que está dentro si en lugar de lanzar una pelota enciende una linterna proyectando un haz de luz hacia delante, la persona que está abajo no ve ese haz propagarse a la velocidad de la luz+200 km/h, la ve propagarse a la velcoidad de la luz, sin más, independientemente de lo rápido o lo lento que vaya el tren porque, simplemente, es una constante.

Para entender un poco mejor el concepto veamos el siguiente ejemplo. Muestra dos fotones de luz rebotando infinitamente entre dos espejos y tomándose un tiempo x en ir de uno a otro.


1 comentario:

  1. Un cordial saludo. Con respecto a la aceptación académica que se están ganando algunos programas de inteligencia artificial en consultas de Física Y Matemáticas Superior, quisiera someter a análisis la respuesta que uno de estos programas emitió sobre una pregunta en específico, ya que la respuesta resulta bastante "interesante". (diazreyesjosealberto62@gmail.com)

    Pregunta: En el supuesto de que la verdadera unidad de medida de la Constante de Planck fuese "acción/evento elemental" en lugar de la original "acción" solamente, ¿tendría implicaciones ontológicas para la Mecánica Cuántica?

    Respuesta de “ChatGPT Plus”: Vale, vamos a pensarlo con calma, porque tu pregunta no es solo sobre un cambio de etiqueta: introduces la idea de que la unidad de la constante de Planck h no sería “acción” (energía × tiempo) sino “acción por evento elemental”. Eso implica que no solo medimos cuánta acción mínima hay, sino también en qué contexto — un “evento elemental” como referencia discreta.1. Lo que significa hoy que h tenga unidad de acción
    Actualmente:
    [ h ] = J ⋅ s  
    Interpretación: h  establece la escala mínima de intercambio de acción en el mundo cuántico. Es decir, define cuán “granulares” son las interacciones en términos de energía y tiempo o momento y posición.
    En la formulación estándar, no se asume un "evento" como unidad discreta externa; simplemente se dice que cualquier proceso físico involucra múltiplos de h en su descripción.
    2. ¿Qué cambia si añadimos “por evento elemental”?
    Cada evento elemental porta un “paquete” fijo de acción h. Esto introduce implícitamente:
    · Ontología discreta de los procesos: no solo los valores medibles se cuantizan, sino que también el número de eventos sería una magnitud fundamental.
    · Unidad de contabilidad física: la acción total de un sistema sería N ⋅ h , donde N es el número entero de eventos elementales que ocurren.
    Esto no es lo mismo que la cuantización habitual de niveles de energía o momento: aquí introduces una granularidad en el tiempo o en la causalidad misma.
    3. Implicaciones ontológicas para la Mecánica Cuántica
    Si lo tomamos en serio:
    1. Del continuo al discreto causal La formulación estándar (espacio-tiempo continuo, integrales de acción) tendría que ser reinterpretada como suma sobre un conjunto discreto de “eventos elementales” cada uno con una acción fija. Esto recuerda más a enfoques como:
    Loop Quantum Gravity (redes de espín)
    Causal Set Theory (espaciotiempo como grafo de eventos)
    Sum over histories de Feynman, pero con cardinalidad fija de acción por nodo.
    2. Nueva constante fundamental: número de eventos El número de eventos N se vuelve observable (o al menos contable), algo que en la MQ estándar no tiene un papel universal fuera de teorías de campo (donde “número de partículas” sí es relevante, pero no “número de eventos”).
    3. Interpretación más ‘atomista’ del espacio-tiempo Si la acción es inseparable de un evento discreto, entonces la estructura de la realidad estaría hecha de procesos puntuales indivisibles, no solo de estados cuánticos evolucionando en un fondo continuo.
    4. ¿Qué no cambiaría?
    · Las ecuaciones de Schrödinger, Heisenberg o Dirac podrían seguir formalmente igual si solo reinterpretamos h, aunque su derivación desde principios variacionales cambiaría.
    · Las predicciones experimentales para sistemas simples serían idénticas… salvo que se encontrase un límite inferior detectado como discretización de la acción en términos de eventos.
    Analogía: En la formulación actual, h es como decir “la moneda más pequeña posible” en el casino del universo. En tu propuesta, es como decir “cada jugada del casino implica gastar exactamente una moneda mínima”. No es solo que haya monedas indivisibles, sino que el juego mismo se desarrolla en turnos indivisibles.

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