relatividad

El tiempo se estira y se encoge según nuestro estado de ánimo y según lo rápido que nos movamos; también se compra y se vende tiempo; e incluso se redefine lo que es un minuto para que todo tenga un poco más de sentido en nuestra vida cotidiana. Porque un minuto no es siempre un minuto.

El tiempo es algo psicológico. Cuando lo pasamos bien, transcurre velocísimo. Cuando lo pasamos mal, es lento, casi se paraliza. Cuando viajamos, parece que, en vez de una semana, nos hemos ido un mes. Pero, para los que se quedan, sólo ha pasado una semana (y si les caemos mal, incluso menos de una semana).

Pero estas variaciones en el tiempo no sólo suceden en nuestra cabeza, también existen en la realidad, por mucho que nos vendan que nuestro reloj siempre da la hora precisa.

Bien, el tiempo no nació exclusivamente con el Big Bang o la explosión cósmica que dio inicio al universo sino con la vida moderna, con la carestía del mismo, con la necesidad de administración del tiempo. A partir de entonces, el hombre ha necesitado medir el tiempo. En la actualidad, su medición se considera una cuestión tan minuciosa que en años como el 2008 añadimos un segundo artificial en aras de que todos nuestros sistemas de control y medición del tiempo siguieran bien calibrados.

Ya había sucedido en 1998 y también en 2005; el 31 de diciembre de 2008 fue oficialmente un segundo más largo que el año pasado. La Tierra no es estable en su movimiento y velocidad, sobre todo a causa del viento, que al colisionar con las cordilleras puede llegar a acelerar o decelerar la velocidad de rotación de nuestro planeta.

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La relatividad de Galileo estuvo vigente durante un par de centurias. Pero a principios del siglo XX nos dimos cuenta que no casaba bien con algunas cosas. En particular, con el electromagnetismo.

Por aquel entonces el electromagnetismo era una teoría joven, pero arrancaba con fuerza cosechando éxitos impresionantes. Pero no se llevaba bien con las transformaciones de Galileo. En resumidas cuentas, simplificando mucho, sí un observador inercial realiza una observación sobre un fenómeno electromagnético e intenta usar las transformaciones para.averiguar el resultado obtenido por otro observador inercial diferente, resulta que fracasa estrepitosamente.

Dicho de otra forma, las ecuaciones del electromagnetismo son diferentes en cada sistema de referencia, lo cual es inaceptable para el principio de referencia. Además, nos crea el problema de tener que elegir qué sistema de referencia escoger. Durante algunos años se creyó que era debido a que había algún motivo por el que, en electromagnetismo, hay un sistema de referencia intrínsecamente mejor que los demás, rompiendo de raíz con el principio de relatividad. De esta forma, volvía el concepto de sistema de referencia.absoluto, pero esta vez sin estrellas lejanas.

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La palabra relatividad es de esas que nunca pasa desapercibida. A mucha gente incluso le suscita hasta miedo. “¡qué difícil!”. Hasta el punto que corren mitos estúpidos, como el que asegura que únicamente tres personas la comprenden totalmente.

Eso quizá era así en la década de 1910, pero desde entonces ha habido un siglo de trabajo; y no sólo a cualquier persona con el título de física se le exige una comprensión meridiana de la teoría, sino que incluso dicha comprensión es mayor de la que nunca llegó a tener el mismo Einstein (si quería saber más, que no se hubiera muerto, ¿no?).

Al oír la palabra relatividad, uno inconscientemente piensa en Einstein. Yo mismo caí en dicha trampa en los párrafos anteriores. Aunque, con uno u otro nombre, el concepto es muy anterior.

¿Qué significa, pues, el concepto de relatividad? No, no vale decir que “todos es relativo”, aunque en cierto sentido los tiros van por ahí. En resumidas cuentas, la idea de la relatividad es que toda observación de la naturaleza está ligada a un observador. Perogrullo, ¿no?

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Por primera vez, y después de cincuenta años desde que se planteó el proyecto, un experimento de la NASA, el Gravity Probe-B (GP-B), ha conseguido por fin medir con toda precisión dos aspectos cruciales de la Teoría General de la Relatividad de Einstein.

El hallazgo ha sido publicado en la edición online de Physical Review Letters.

El primero de los dos efectos recién demostrados es el geodésico o, lo que es lo mismo, la deformación del espacio y el tiempo alrededor de un cuerpo gravitacional.

El segundo es la torsión por arrastre, que es la cantidad de espacio y tiempo que un objeto en rotación arrastra tras de sí a medida que gira.

Francis Everitt, físico de la Universidad de Stanford e investigador principal del experimento, asegura (ademas de que Einstein sigue vivo) :

En el Universo de Einstein el espacio y el tiempo son deformados por la gravedad. La Tierra distorsiona el espacio que la rodea muy ligeramente a causa de su gravedad

Einstein formuló su teoría hace casi un siglo, mucho tiempo antes de que existiera la tecnología necesaria para comprobarla experimentalmente.

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La palabra singularidad es ya bastante familiar para todos los consumidores de divulgación científica. E incluso, para los aficionados a la ciencia-ficción. Por otro lado, la palabrita también aparece en clase de matemáticas durante la enseñanza secundaria, aunque no queda muy claro cómo se relacionan sendos usos del término.

Etimológicamente viene de la raíz singular, es decir, que no hay dos, que destaca por encima del resto. Por lo tanto, una singularidad no es menos que algo sobresaliente por su condición de inhabitual.

En el ámbito de las matemáticas de la enseñanza secundaria, el uso más común del término aparece en el tema de funciones. Sí estamos acostumbrados a poder graficar una función con un trazo continuo del bolígrafo, decimos que aquellos puntos en que las características de la función concreta nos obligan a levantar el boli del papel son singulares.

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La posibilidad de viajar en el tiempo ha estado rondando la mente del hombre durante muchísimos años. El gran científico del pasado siglo, Albert Einstein, revolucionó esta idea al publicar su Relavitidad Especial, afirmando que cuando tu velocidad relativa a otros objetos es cercana a la velocidad de la luz, el tiempo transcurre de forma “más lenta” para ti.

Investigadores del departamento de Ingeniería Computacional y Eléctrica de la Universidad de Maryland acaban de publicar un estudio donde afirman que el tiempo se desplaza en una única dirección, y que el viaje en el tiempo es imposible.

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Antes de proseguir con los diagramas de Feynman, permitidme que haga un paréntesis para explicar un poco por qué se utiliza el lagrangiano en vez del hamiltoniano, si están tan relacionados entre si y el último corresponde con la energía. ¿No sería mejor usar el hamiltoniano si nos da directamente la energía, que es un concepto tan importante?

Tiene que ver con que la energía no es un valor constante, no es independiente del observador. Pensad, por ejemplo, en la energía cinética. Sabemos que depende de la velocidad, al cuadrado. Pero la velocidad medida depende del observador.

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En vez de entrar a comentar polémicas deportivas, ¿qué os parece si seguimos taladrando con los diagramas de Feynman? Si no recuerdo mal, estábamos en el punto de empezar a ver qué reglas debemos utilizar para saber qué tipo de líneas pueden confluir en un vértice de interacción.

Lo primero que restringe las líneas que podemos juntar en un vértice son las leyes de conservación. Hay varios tipos de ellas.

La más importante de todas ellas, es conocida por todo el mundo: «la energía, ni se crea ni se destruye, cambia de forma». Es decir, la suma de la energía de todas las partículas que entran debe ser idénticamente igual a la suma de la energía de todas las partículas salientes de la interacción. Y esto es inviolable, sin excepciones.

Ojo que la conservación de la energía implica que la masa total no tiene porqué conservarse. Puede ser que la suma de las masas de las partículas salientes sea menor a la suma de masas iniciales. Eso quiere decir que parte de la masa se ha perdido, y se ha convertido en otra forma de energía, normalmente cinética. Las partículas salientes son más livianas, pero se mueven más rápido.

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Como íbamos diciendo, resulta que, en cada vértice de un diagrama de Feynman, las partículas salientes pueden ser diferentes a las entrantes, lo cual significa que destruido y creado partículas.

En principio, puede sonar un poco raro. Pero lo cierto es que es algo comprobado experimentalmente de sobras. De hecho, está muy relacionada con la relatividad y la conocida fórmula de Einstein: E = m c².

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