Un poco de relatividad

4/18/2018

Hola,

Tal día como hoy de 1955 moría Albert Einstein. Y en un ataque de locura he pensado como le podría explicar de manera muy simple lo que descubrió este genio a mis sobrinas. Cualquier físico se reirá de esta explicación hecha con prisas y pocos conocimientos, pero sería algo así:

El ejemplo mas utilizado para explicar las leyes de Einsten son las del tren. Un tren en movimiento constante que pasa por delante de un andén, una persona dentro del tren midiendo el tiempo y otra persona en el andén, también midiendo el tiempo. Ya volveremos al tren.
Las leyes de la física anteriores a Einsten, las que habían promulgado gente como Galileo o Newton, afirmaban que tanto el tiempo como el espacio son medidas constantes. Para Newton el universo era una especie de gran caja, donde toda medida siempre era la misma y el tiempo era constante, lo midieras desde donde lo midieras. El problema venía, por ejemplo, en el momento de medir objetos celestes desde una parte u otra del mundo. El tamaño se media por el tiempo que tardaba en recorrer una cierta distancia, pero esa mediciones, respecto a la Luna por ejemplo no son las mismas en Londres que en Roma. Así que para solucionar ese desajuste utilizaban una formula de transformación de medidas ideada por Galileo.
Volvemos al tren. Una tercera persona anda por dentro del tren a 10 km por hora, mientras el tren siempre va a una velocidad constante de 100. Si el que está dentro del tren mide la velocidad del que anda esta le dirá que va a 10Km/h, se mueva hacia donde se mueva la tercera persona. En cambio si la mide el que está en el andén dirá que su movimiento es de 110km/h si la persona se mueve en la misma dirección del tren pero de 90km/h si va en dirección contraria del tren.
Entonces a ¿qué velocidad va, a 10km/h, a 110km/h o a 90km/h? Esto es el principio de relatividad de Galileo. Todo depende si el sistema de referencia se mueve constantemente con el objeto medido. Si lo mides teniendo como sistema de referencia el tren su velocidad son 10 km/h. Si lo haces teniendo como sistema de referencia el andén (la Tierra), son los 110 o los 90 km/h. Cuando estás dentro de un coche, si no miras por la ventana, y no hay baches, ni cambios bruscos, no eres capaz de distinguir si el coche se mueve o está quieto. Tu sistema de referencias no varia, si te mueves constantemente con el sistema.
Luego llegó la ley de la propagación de la luz, que decía que su velocidad es constante en todas partes y que siempre es 300000km/s, para abreviar la llamaron c. Mas tarde llegaron el descubrimiento de las leyes del electromagnetismo de Lorentz, y se dieron cuenta que ahí las leyes de Galileo y Newton no funcionaban, sobretodo cuando se quería aplicar a objetos tan grandes como planetas. Cuanto la velocidad de los objetos era mas grande, la diferencia entre ambas formulas es mayor.
Llegamos a Einstein y volvemos al tren. Ahora nuestro caminante está en una punta del vagón y enciende una linterna, apuntando al que mide el tiempo dentro del tren. Para este la velocidad a la que se mueve la luz será c, porque siempre es constante como dice la ley de la propagación de la luz. Para el que está en el andén la velocidad de la luz será c, mas 100km/h si enciende la luz en la misma dirección en la que se mueve el tren, o menos 100km/h si lo hace al revés. Por tanto la velocidad de la luz ya no es constante, sino que depende de la referencia (dentro del tren o el andén).
Esto a Einsten no le cuadraba, así que empezó a pensar diferente. ¿Y si es el tiempo y la distancia lo que no son absolutos como había dicho Newton?¿Y si un segundo no es lo mismo para ti que para mi? Volvemos al tren.
Einstein pensó en un sistema donde dos linternas en las dos puntas del andén se encendieran al mismo tiempo, y la persona que está en el andén estuviera justo en el medio de ellas, y las pudiera ver las dos al mismo tiempo. Es complicado de hacer, pero solo es una teoría. Para esta persona las dos luces se encenderían al mismo tiempo. En el mismo momento pasa el tren, con la persona de dentro de él colocada en el mismo lugar (pero dentro del tren) que la persona del andén. Para este, la linterna mas cercana hacía la que se moviera el tren se encendería primero. Por tanto, el tiempo depende del sistema de referencia (el tren o el andén).
El tiempo no es igual dependiendo de donde se mida, ¿y la distancia? Medimos la distancia por el tiempo que tarda en desplazarse un objeto de un punto a otro. Así que si el tiempo depende del sistema de referencia, la distancia también.
Una vez demostrado esto, al aplicarlo a las cálculos electromagnéticos de Lorentz, los resultados ya cuadran con el principio de relatividad de Galileo y contradiciendo a Newton en aquello que el tiempo y la distancia son absolutos. Ya podíamos medir sin miedo a la velocidad del objeto.
Las formulas de Lorentz incluyen distancias, tiempo, velocidad de la luz y masa. Así que Einstein continuó dando vueltas a su cabeza. Pensó, si el movimiento es un tipo de energía,  y ya que según está formula de Lorentz la masa de un objeto aumenta al aumentar su velocidad, el aumento de una masa que se mueve debe de producir energía. Por lo tanto materia y la energía son lo mismo.

E=mc^2

Con el primer descubrimiento, quizá mucho mas importante, de que el tiempo y la distancia son relativos dependiendo del sistema de referencia y a la que llamó Teoría de la relatividad especial, no ganó el Nobel, pero finalmente por este segundo descubrimiento, al que llamó Teoría de la relatividad general si se lo llevó. ¿Lo malo de esta genialidad? Que si mueves lo suficientemente rápido una masa, para que aumente muy rápido de tamaño y así genere mucha energía en un instante, tienes la famosa bomba atómica.
El mal uso que los humanos hacemos de nuestros conocimientos no tiene nada que ver con su descubridor. Así que nada le quita la etiqueta de genio al señor Einstein.


Albert Einstein (1905)

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Tu siempre puedes hacerme sonreir!!!

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