El día de hoy desarrollaremos un tema corto, sencillo pero que personalmente considero muy interesante cuando deseamos entender un poco sobre la mecánica relativista. Se trata de los Eventos Simultáneos, un tema que para muchos es algo ilógico, pero que en realidad tiene su fundamento científico.
Cuando nos encontramos iniciando en el estudio de la física, existen conceptos que es muy importante entender muy bien; uno de ellos es el sistema de referencia el cual se puede considerar como un conjunto de coordenadas espacio-tiempo que se utiliza para poder determinar la posición. Ahora bien, dos eventos que ocurren al mismo tiempo, vistos en un sistema de referencia, no ocurren necesariamente al mismo tiempo si observan desde otro marco de referencia en movimiento con respecto al primero. Vamos a tratar de explicar como se deduce esto de los postulados de Einstein tomando un ejemplo que el mismo plasmó en uno de sus libros.
Para comenzar a entender un poco esto, lo primero que debemos suponer es que existe un observador en tierra, posiblemente ubicado en los rieles de un tren y observa el paso de un tren. En el momento en que ha pasado la mitad del tren, dos rayos caen en los dos extremos del tren. La luz de cada rayo viaja hasta el observador en tierra y él percibe ambos relámpagos en el mismo instante. Como se sabe que su distancia a ambos extremos son iguales, concluye que los dos rayos se produjeron al mismo tiempo.
Fuente: Sánchez (2005)
Ahora fijemos nuestra atención en el viajero que está a igual distancia de ambos extremos del tren. Él no verá los dos relámpagos en el mismo instante; entonces él observará la luz del rayo que cayó delante del tren un poco antes que la luz del rayo de atrás, pues se mueve hacia la onda de luz que viene delante del tren y se aleja de la luz que viene atrás del tren. Por lo tanto, la onda luminosa del tren llega primero y él la percibe primero.
En este momento es propicio preguntar ¿Qué conclusión sacará el pasajero acerca de los dos relámpagos, al observarlos dentro de su marco de referencia fija? La verdad, es que concluirá que el relámpago que observó primero pues ocurrió primero. Aunque calcule el tiempo que toma la luz en llegar a él, la conclusión será que lo que él ve primero, ocurre primero. Después de todo, ambos extremos del tren están a igual distancia de él. El segundo postulado de Einstein le dice que la velocidad de la luz es igual en su marco de referencia y en el otro marco. Por eso concluirá que las dos ondas de los relámpagos tomaron el mismo tiempo en llegar a él; por lo tanto, el relámpago que se vio primero fue el que ocurrió primero.
Este ejemplo muestra que dos sucesos que ocurrieron al mismo tiempo para el observador en tierra no ocurrieron al mismo tiempo para el observador en el tren. Partiendo de ello, podemos establecer que la simultaneidad (y, por consiguiente, el transcurso del tiempo) es un concepto relativo que adquiere sentido sólo cuando se indica a que sistema de referencia se refiere este concepto.
De acuerdo con lo anterior, los acontecimientos simultáneos en un sistema de referencia no lo son en otro, es decir, la simultaneidad es, a diferencia de las nociones de la mecánica clásica, un concepto relativo; esto a su vez significa que el tiempo no transcurre igualmente en diferentes sistemas de referencias.
Si tuviéramos a nuestra disposición señales que se propagan instantáneamente, entonces los acontecimientos simultáneos en un sistema de referencia, también lo serian en cualquier otro sistema. Esto se deduce directamente del ejemplo que acabamos de examinar. En este caso, el transcurso del tiempo no dependería del sistema de referencia y se podría hablar del carácter absoluto del tiempo que figura en las transformaciones de Galileo.
Referencias
Resnick, R; Halliday, D & Krane, K. (2007). Física volumen 2. México: Grupo Editorial Patria.
Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.
