Espacio Y Tiempo

Relatividad especial: espacio y tiempo.

La primera persona que entendió la relación entre el espacio y el tiempo fue Albert Einstein, el presentó ante todos la teoría especial de la relatividad. Esta misma describe la manera en el que el tiempo se ve afectado por el movimiento en el espacio a velocidad constante y también describe la relación entre la masa y la energía, ya pasando 10 años, Einstein publico la teoría general de la relatividad y esta incluía también los efectos del movimiento acelerado.

El espacio-tiempo

Newton y otros y otros científicos predecesores de Einstein pensaban que el espacio era una extensión infinita en la que existía todas las cosas.

Sin embargo había muchas preguntas acerca del espacio y el universo, y quedaron muchas preguntas sin responder, que si ¿hay espacio fuer del universo?, ¿el universo existe en el tiempo, o bien el tiempo existe solo dentro del universo? A todas estas preguntas les dio respuesta Einstein y dijo que tanto el espacio como el tiempo existen solo dentro del universo. No hay tiempo ni espacio “en el exterior”.

Para esto Einstein concluyo que el espacio y el tiempo son las partes de un todo llamado espacio-tiempo. Todos sabemos que nos despasamos a razón del tiempo de 24 horas por día, pero esto es solo la mitad de el asunto, y para obtener esta se necesita substituye “desplazarse en el tiempo” por “desplazarse en el espacio-tiempo”, desde la relatividad especial nos movemos en en una combinación de espacio y tiempo, este es contante. Si te quedas parado solo te mueves en el tiempo.

El movimiento es relativo

La rapidez es una cantidad relativa, y su valor de este depende del sitio, o marco de referencia, desde que este se observa y se mide. La rapidez de un objeto puede ser distintas respecto a distintos marcos de referencia.

La idea de la rapidez es una cantidad relativa que se debe a galileo y era bien conocida mucho antes de la época de Einstein.

LA RAPIDEZ DE LA LUZ ES CONSTANTE

El hecho de que la luz se desplaza siempre con la misma rapidez en el que el espacio vacío fue descubierto, la luz proviene de una de una fuente que se acerca llega al observador con la misma rapidez que proviene de una fuente que se aleja, Y en este caso la rapidez de la luz es la misma y ya sea el caso de alejarse o acercarse de la fuente de luz.

Ya que nada podría alterar la rapidez de la luz, ya con esta teoría se propusieron diversas interpretaciones, pero ninguna de ellas es convincente.

Albert Einstein considero la rapidez de la luz en términos de la definición de la rapidez, pero ¿Qué es la rapidez?

La rapidez es la cantidad de espacio que se recorre durante cierto tiempo. Para esto Einstein concluyo que el espacio y el tiempo eran parte de una entidad única: el espacio-tiempo. El hecho de que la rapidez de la luz sea constante, esto quiere decir que unifica el espacio y el tiempo.

La teoría especial de la relatividad de Einstein se basa en dos suposiciones fundamentales, o postulado

PRIMER POSTULADO DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL

Einstein se dio cuenta de que no existía en el univeso nungun punto de referencia desde el cual pudiese medirse el movimiento son relativos y todos los marcos de referencia y estos son arbitrarios.

Segundo postulado de la relatividad especial

¿Cómo se vería un rayo de luz si viajásemos junto a el? Es una de las preguntas que siempre se hiso Einstein. Según la física clásica, el rayo de luz estaría en reposo respecto a un observador que viajase con la misma rapidez, si un cercana a la de la luz, vería que esta se aleja de el a 300 000 Km/s.

Esta es la idea central del Segundo postulado de la relatividad especial de Einstein:

“La rapidez de la luz en el vacío siempre tendrá el mismo valor sin importar el movimiento de la fuente ni el movimiento del observador”

La rapidez de la luz es la misma en cualquier marco de referencia.

La constancia de la rapidez de la luz es lo que unifica el espacio y el tiempo. Y toda observación del movimiento en el espacio esta acompañada de de un intervalo del tiempo.

DILATACION DEL TIEMPO

Alguna vez llegamos a pensar que la rapidez es relativa, que depende de la rapidez de la fuente y de la del observador. Todos solemos pensar que el tiempo es absoluto. Pero el tiempo parece transcurrir al mismo ritmo pase lo que pase. Pero Einstein rechazo estas ideas y propuso que el tiempo dependía del movimiento relativo entre el observador y el evento que se observa.

Pero, el segundo postulado de la relatividad dice que todo observador que mira la rapidez de la luz obtendrá ¡Como la rapidez de la luz o aumenta, mediremos un intervalo del tiempo mayor de los rebotes!

La dilatación del tiempo no precisamente es un fenómeno exclusivo de un reloj de luz. Es el tiempo mismo que marco la referencia en movimiento, pero visto desde nuestro marco de referencia, el que transcurre mas lentamente.

El primer postulado de Einstein dice que todas la leyes de la naturaleza son las mismas en cualquier marco de referencia en movimiento uniforme.

Es físicamente imposible que los observadores que se encuentren en marcos de referencia distintos que refiera al mismo ámbito espacio-temporal.

EL VIAJE DE LOS GEMELOS

Entre toda la física hay un caso clásico de dos gemelos idénticos, uno de los cuales en un astronauta que emprende un viaje de ida y vuelta con gran rapidez, en tanto su hermano se queda en la tierra, y con esto se muestra claramente el fenómeno de la dilatación de tiempo

El viaje de los gemelos

Considerando una nave espacial que flota en reposo respecto a un planeta lejano.

Cuando hay movimiento las situaciones son muy distintas. La frecuencia de la recepción de los pulsos seguirá siendo c (partiendo de un punto c). Como no hay movimiento relativo entre el emisor y el receptor, los pulsos llegan con la misma frecuencia con la que fueron emitidos, esto quiere decir que los pulsos son recibidos debido a que el emisor transmite los pulsos con cierta intensidad.

Un ejemplo de ello seria si una nave se aleja del receptor con la misma rapidez y sigue emitiendo pulsos con intervalos de 6 minutos. El alejamiento produce el efecto opuesto el alejamiento produce el efecto opuesto al acercamiento.

El viaje de los gemelos

Los pulsos luminosos son como un reloj.

Este procedimiento se aplicara con el ejemplo de los gemelos. El gemelo que es astronauta viaja y este se aleja de la tierra con un tiempo constante asta que transcurre una hora. Luego da media vuela rápidamente, y deja a que trascurra una hora.

VIAJES EN EL ESPACIO Y EN EL TIEMPO

En tiempos pasados se afirmaba que los seres humanos jamás podrían viajar a las estrellas. El centro de nuestras galaxias se encuentra a unos 30 000 años luz de distancia, de modos que los científicos pensaban que una persona tendría que vivir la misma cantidad de años para poder realizar el viaje, aun así viajando con la rapidez de la luz. Siendo claro que una persona en la tierra no es igual al de una persona en una nave que viaja a una gran velocidad sobre el espacio. Para la persona en cuestión de un ámbito temporal.

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