Dilatación del tiempo: descripción, explicación y ejemplos

Relatividad

La teoría de la relatividad se utiliza para explicar las observaciones desde diferentes perspectivas. Por ejemplo, los objetos parecen ser más pequeños cuando se ven desde la distancia. Además, el movimiento es relativo a la perspectiva del observador, ya que los objetos en un automóvil parecen estar quietos desde la perspectiva del interior del automóvil.

¿Es el tiempo absoluto o relativo?

¿Y el tiempo? ¿Es el tiempo un valor absoluto? ¿O el tiempo cambia dependiendo de cómo lo miremos? En otras palabras, ¿un segundo es igual para todos los observadores, independientemente de su perspectiva? Bueno, resulta que la respuesta a esta pregunta es no. Más bien, el tiempo es relativo : el tiempo se ralentiza para los objetos que se acercan a la velocidad de la luz.

En la década de 1970, los científicos hicieron un experimento sobre el efecto de la velocidad en el tiempo. Pusieron relojes atómicos en aviones que se movían rápidamente y los hicieron volar alrededor de la tierra dos veces. En comparación con los mismos relojes atómicos que se encuentran en la Tierra, los relojes de los aviones se ralentizaron. En otras palabras, no había pasado tanto tiempo en los aviones. Una vez más, el tiempo se ralentiza cuando vas muy rápido (cerca de la velocidad de la luz). Los seres humanos no nos hemos acercado a la velocidad de la luz, por lo que no hemos tenido la oportunidad de experimentar este fenómeno directamente.

Efecto de la velocidad en el tiempo

¿Cómo puede ralentizarse el tiempo a velocidades realmente rápidas? Bueno, para responder a esta pregunta, debemos considerar cómo medimos el tiempo. El tiempo se mide mediante la observación de eventos repetidos. Todos los relojes registran el tiempo con algún evento que se repite, como un péndulo que se mueve hacia adelante y hacia atrás en un reloj de pie.

Los relojes más sofisticados utilizan haces de luz que rebotan entre dos espejos como evento repetitivo para medir el tiempo. Cada vez que la luz rebota en el espejo, el reloj hace tictac. Debido a que la luz mantiene la misma velocidad, no tienes que darle cuerda a este reloj, sigue funcionando.

Mientras su reloj no se mueva, la luz se moverá a la misma distancia entre los espejos con cada pasada. Sin embargo, si el reloj se mueve, el haz de luz viajará una distancia mayor con cada paso entre los espejos. Si aceptamos que cada paso de luz entre los espejos es la misma unidad de tiempo – un segundo, por ejemplo – entonces la misma unidad de tiempo ahora tarda más en pasar cuando el reloj está en movimiento. En otras palabras, el tiempo se ralentiza. Esta ralentización del tiempo a altas velocidades se denomina dilatación del tiempo .

La dilatación del tiempo es relativa

Es importante señalar que la dilatación del tiempo es relativa a la perspectiva del observador. En otras palabras, si viajaras en la nave espacial con el reloj, no notarías ninguna dilatación del tiempo. Todo te parecería normal. Desde su perspectiva, los rayos de luz viajarían de un lado a otro entre los espejos como si estuviera sentado quieto. Sin embargo, desde una perspectiva estacionaria, el tiempo se ralentiza. En otras palabras, solo el observador estacionario observa la dilatación del tiempo en el barco en movimiento.

La velocidad de la luz no es relativa

La dilatación del tiempo ayuda a explicar cómo la velocidad de la luz no cambia con la perspectiva. La velocidad de la luz se abrevia con la letra c , y es aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo (kps), eso es bastante rápido. Ya sea que el observador se mueva a velocidades cercanas a la velocidad de la luz o estacionario, la velocidad de la luz siempre se mide como c . Para explicar cómo funciona esto, veamos un ejemplo.

Imagina que estás posicionado en la tierra y observas dos naves espaciales. Un barco no se mueve, en relación con la Tierra, mientras que el otro viaja cerca de la velocidad de la luz, digamos 250.000 kps. Si cada barco dispara un láser de luz, ¿a qué velocidad registraría cada láser de luz?

Comencemos con la nave estacionaria. Si usa su confiable arma de radar, el láser registraría 300,000 kps, es decir, la velocidad de la luz. Y eso tiene sentido. Pero, ¿qué pasa con la velocidad del láser de luz disparado desde la nave en rápido movimiento? Es de esperar que el láser viaje a una velocidad más rápida que c , es decir, más rápido que la velocidad de la luz, porque ya está disparado desde una nave que se mueve rápidamente. Sin embargo, su confiable arma de radar registraría su velocidad a 300,000 kps, al igual que vino de la nave estacionaria. Si bien eso puede no tener sentido, es correcto, así que no tires tu arma de radar. De hecho, los pilotos de cada nave medirían la velocidad de cada láser de luz a la velocidad de la luz también.

La dilatación del tiempo y la velocidad de la luz

¿Cómo puede ser esto? ¿Cómo puede viajar la luz a la misma velocidad independientemente de la fuente de luz o de la perspectiva del observador? Para responder a esta pregunta, debemos examinar la velocidad. Recuerde, la velocidad es simplemente una medida de la distancia recorrida durante un período de tiempo. Entonces, aunque los observadores están de acuerdo en que la velocidad de la luz es siempre c , no están de acuerdo en el tiempo. Según el observador estacionario, el tiempo se ha ralentizado para el barco en rápido movimiento. En otras palabras, el paso del tiempo se ralentiza a medida que los objetos se aceleran. La desaceleración del tiempo a altas velocidades ayuda a los observadores a ponerse de acuerdo sobre la velocidad de la luz.

¿Observamos dilatación del tiempo?

Si el tiempo se ralentiza a medida que los objetos se mueven más rápido, ¿por qué no nos damos cuenta? Bueno, no notamos la dilatación del tiempo en nuestra vida diaria porque no nos acercamos a la velocidad de la luz. Solo a velocidades cercanas a la de la luz se hace evidente la dilatación del tiempo.

Resumen de la lección

En resumen, la dilatación del tiempo ocurre a altas velocidades, como la velocidad de la luz. La dilatación del tiempo es la ralentización del paso del tiempo a altas velocidades. Cuanto más rápido se mueve el objeto, mayor es la dilatación del tiempo.

La dilatación del tiempo, en parte, explica la velocidad constante de la luz, independientemente de la fuente de luz y de la perspectiva del observador. Si un objeto que se mueve rápidamente emite un haz de luz, la luz todavía se mueve en c , es decir, 300.000 kps, la velocidad de la luz. Esta es la velocidad que observaría tanto el piloto de la nave espacial como un observador estacionario fuera de la nave.

Como la velocidad es una medida de la distancia recorrida en el tiempo, la velocidad de la luz puede permanecer constante si se cambia el tiempo. La dilatación del tiempo es insignificante a las velocidades que encontramos a diario. La dilatación del tiempo se hace evidente solo a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya visto esta lección, debería estar listo para:

• Entiende que el tiempo es relativo
• Definir la dilatación del tiempo y la velocidad.
• Explica por qué la velocidad de la luz siempre es constante.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador