Por qué las propiedades del espacio y el tiempo no son absolutas

Curiosidades del espacio y el tiempo

¿Has pensado alguna vez que el espacio y el tiempo no son como tú percibes? ¿Que un reloj puede leer diferentes horas en función de su movimiento en relación con usted o incluso tener un tamaño diferente en función de su movimiento en relación con usted? La intuición puede hacerle pensar que tales contemplaciones pertenecen al ámbito de la ciencia ficción, pero tales consideraciones en realidad han sido probadas mediante experimentos y son la base de muchas tecnologías modernas.

Exploremos el concepto científico, la relatividad especial, que sustenta estas nociones contraintuitivas juntas. Después de explorar la relatividad especial, también nos encontraremos, posiblemente, con la ecuación científica más famosa jamás descubierta: E = mc 2 . Esta ecuación es la base de la equivalencia masa-energía, que es un concepto adicional que exploraremos. La equivalencia masa-energía y la relatividad especial están conectadas de muchas formas. Esto incluye al científico que los descubrió y su dependencia común de la velocidad de la luz.

Los descubrimientos de Einstein

Albert Einstein

Antes de profundizar en los conceptos de relatividad especial y equivalencia masa-energía, tomemos un momento para reconocer la importancia de estos conceptos y reconocer al científico que los descubrió. El concepto de equivalencia masa-energía transformó la comprensión humana de la física nuclear y la relatividad especial hizo que los científicos reconsideraran la naturaleza del tiempo y el espacio. Muchos descubrimientos modernos e innovaciones tecnológicas se basan en uno o ambos de estos conceptos. La equivalencia masa-energía es la base de la energía nuclear y sin la relatividad especial el Sistema de Posicionamiento Global no funcionaría. Además, los aceleradores de partículas, que se utilizan en muchos campos, se basan en ambos conceptos. Estas ideas, y muchas otras, son obra de uno de los científicos más famosos que haya existido. Es decir, Albert Einstein.

La velocidad de la luz en el vacío: c

El primer tema que exploraremos es la velocidad de la luz. La velocidad de la luz es importante porque nada puede viajar a través del espacio más rápido que la velocidad de la luz en el vacío. Esto tiene muchas implicaciones en la ciencia, lo que hace que la velocidad de la luz en el vacío sea lo suficientemente importante como para tener su propio símbolo matemático, c. El valor de esta constante científica es 186.000 millas / seg, o 3 x 10 8 m / s.

Luz en el espacio

Relatividad especial

Las matemáticas de la relatividad especial son algo complejas, pero por ahora es importante saber que la velocidad de la luz juega un papel integral en tales cálculos. También es importante saber que la relatividad especial muestra que las ecuaciones de la mecánica clásica no funcionan cuando se exploran objetos que se mueven a velocidades cercanas a c.

Una de las principales implicaciones de la relatividad especial es que los objetos que se mueven más cerca de la velocidad de la luz experimentan el tiempo más lentamente que los objetos que se mueven a velocidades más lentas. A esto se le llama dilatación del tiempo. La ilustración clásica de esto es la paradoja de los gemelos. En esta historia, un gemelo permanece en la Tierra mientras que el otro gemelo viaja en un cohete que viaja cerca de la velocidad de la luz. Cuando el gemelo de la nave espacial regresa a la Tierra, ha envejecido significativamente menos que el gemelo que permaneció en la Tierra.

La otra implicación principal de la relatividad especial es que los objetos que se mueven más cerca de la velocidad de la luz son más cortos que los objetos que se mueven a velocidades más lentas. Este concepto se llama contracción de longitud. Por lo tanto, si estuviera midiendo la nave espacial a la que se hace referencia en la paradoja de los gemelos, mediría una longitud mayor cuando la nave espacial está con usted en la Tierra en comparación con la medición del objeto mientras viaja a una velocidad cercana a c.

Equivalencia masa-energía

La equivalencia masa-energía también depende de cy se puede resumir en una sola ecuación: E = mc 2 . En esta ecuación, E es energía y m es masa. El concepto y las matemáticas de la equivalencia masa-energía ilustran que, contrariamente al desarrollo de masa y energía como conceptos separados en la mecánica clásica, en realidad son lo mismo.

Resumen de la lección

En la vida cotidiana, parece que todo el mundo experimenta el espacio y el tiempo de la misma manera. En realidad, las experiencias del espacio y el tiempo dependen de la rapidez con que se mueva un objeto. Cuando los objetos se mueven a velocidades cercanas a c, las ecuaciones de la física newtoniana no son válidas y se debe tener en cuenta la relatividad especial. Los dos conceptos principales que pueden derivarse de la relatividad especial son la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud.

Otro concepto que depende de la constante c es la equivalencia masa-energía. En la equivalencia masa-energía, la masa y la energía se consideran uno y el mismo, no dos conceptos separados como se presentan en la mecánica clásica. La ecuación de equivalencia masa-energía determina cuánta energía hay en una determinada cantidad de masa y estos valores están relacionados por c 2 .

Rodrigo Ricardo Editor y fundador