mitir las vibraciones electromagnéticas.
Durante años, los físicos, por darle un nombre a este
medio, le llamaron "éter luminoso", o simplemente
"éter".
Más adelante Einstein le llamó "continuo
espacio-tiempo".
Actualmente se ha llegado a la conclusión de que es
espacio-tiempo, pero que no es continuo.
Debe ser un medio tal, que pueda transmitir las
vibraciones electromagnéticas, debe ser perfectamente
elástico y rígido para poder transmitir dichas
vibraciones a la velocidad de la luz; al mismo tiempo
debe ser totalmente transparente y no presentar
ninguna resistencia al movimiento de los astros que en
él se encuentran.
Como que tal medio debe ser algo muy especial, ¿no les
parece?
Debemos aceptar que tal medio exista, puesto que es el
que transmite las vibraciones del campo
electromagnético a la velocidad de la luz.
En tal medio, está colocada nuestra nave espacial, La
Tierra.
También en él, están el Sol, los planetas y los demás
astros.
Ya, desde Galileo, conocemos cómo la Tierra se mueve
con respecto al Sol y también con respecto a los demás
astros.
Pero: ¿Cómo podremos determinar la velocidad a la que
nuestra nave se mueve con respecto a dicho medio, en
el que está colocada?
Imaginemos que estamos en medio de un lago muy grande
de aguas muy tranquilas en una lancha, tan lejos de
las orillas que no las alcanzamos a ver y no tenemos
ningún punto de referencia.
¿Cómo podemos saber si nuestra lancha se mueve?
El movimiento, si es que lo tiene, podría ser tan
leve que no produciría estela, ni olas.
Si medimos con mucha exactitud la longitud de la
lancha de la proa a la popa y exactamente en el
centro, tiramos al agua algún objeto, por ejemplo una
piedra, ésta producirá ondas en el agua que se
propagarán en forma de círculos concéntricos partiendo
del punto de impacto de la piedra con el agua.
Si medimos con toda exactitud el tiempo que la primera
onda tarda en llegar a la proa de la lancha y también
el que tarda la onda en llegar a la popa y vemos que
dichos tiempos son exactamente iguales, podremos decir
que la lancha está en reposo con respecto al agua.
Si la lancha se mueve hacia adelante, desde el
instante en que dejemos caer la piedra, hasta el
momento en que la onda producida llegue a la proa,
ésta se habrá desplazado cierta distancia; también la
popa se habrá acercado al punto de impacto de la
piedra con el agua.
El tiempo que tardará la onda en alcanzar la proa,
será mayor que el tiempo en que tarde en llegar a la
popa, por el desplazamiento que la lancha ha efectuado
mientras tanto.
Si conocemos la velocidad a que las ondas se
transmiten en el agua, podremos calcular la velocidad
a la que nuestra lancha se está moviendo, conociendo
la longitud de la lancha y la diferencia de tiempos a
que las ondas llegan a la proa y a la popa.
Básicamente, éste es el experimento que
Michelson y
Morley realizaron, sustituyendo a la lancha por su
laboratorio en la Tierra, rayos de luz por las ondas
del lago y al "éter luminoso" por el agua.
Determinaron el error que su experimento podría tener,
de forma de poder obtener resultados positivos y
determinar de una vez por todas, la velocidad absoluta
del movimiento de la Tierra en el Espacio.
Efectuaron su experimento y el resultado fue...
que la Tierra ¡no se movía con respecto al Espacio!
¿Cómo, es que el "éter luminoso" se desplazaba junto
con la Tierra?
Realizaron el experimento seis meses después, cuando
la Tierra se estaba desplazando en el Espacio, con
respecto al sistema solar, en sentido contrario y se
quedaron atónitos al comprobar que la Tierra, tampoco
se movía con respecto al Espacio.
Los científicos estaban perplejos, muchas teorías se
adelantaron para tratar de explicar el resultado
negativo de los experimentos, que por tal razón se
repitieron con tanta exactitud tantas veces, todas con
los mismos resultados.
Fue entonces cuando Einstein encontró la única
explicación satisfactoria.
Lo que ustedes quieren hacer, decía (en otras
palabras), es encontrar la diferencia de velocidad
medida en el espacio entre un cuerpo en movimiento o
en reposo (o en otro movimiento).
Esto no es posible, los resultados serán siempre los
mismos, ya Maxwell encontró que la velocidad de la luz
es máxima y es una constante.
Esto quiere decir que será la misma independientemente
del estado de movimiento del sistema en que se mida.
Trataré de explicar esto en más detalle.
Supongamos (o supongando, como decía el ranchero), que
desde la ventanilla del tren parado en la estación,
aventamos una piedra hacia la máquina.
En determinado instante, la velocidad de la piedra
será la misma, medida en el tren, que en el andén de
la estación.
Supongamos que en la siguiente estación el tren no se
para y aventamos otra piedra similar de la ventanilla
del tren en movimiento hacia la máquina.
La velocidad de la piedra medida en el tren será igual
que antes, pero la velocidad de la piedra medida en el
andén de la estación será mayor, viéndose aumentada
por la velocidad propia del tren.
¿De acuerdo?, si no, lo pueden experimentar, claro que
con cuidado, porque el conductor los puede bajar del
tren por andar aventando piedras.
También lo pueden hacer en otra forma menos peligrosa:
Si dejan caer la piedra desde el tren en reposo, la
trayectoria será una vertical, ya sea vista desde el
tren o desde el andén; pero si el tren está en
movimiento, la trayectoria será una vertical vista
desde el tren y una parábola vista desde el andén,
debida al movimiento del tren.
¿Qué sucede si en vez de la piedra utilizamos una
lámpara, lanzando la luz de la ventanilla hacia la
máquina?
Si medimos la velocidad de la luz, con el tren parado
en la estación, obviamente será la misma medida en el
tren que en el andén de la estación.
Pero, ¿qué sucede si el tren está en movimiento?
La velocidad de la luz, medida en el tren será la
misma que antes, ¿cual será la velocidad de la luz
medida en el andén?
¡Cuidado!, podríamos pensar que sería la velocidad de
la luz más la velocidad del tren, como en el caso de
la piedra, pero Maxwell nos dijo que era una
constante, por lo que Einstein la considera una
constante, independiente del estado de movimiento del
sistema en que se mida.
Esto quiere decir que será la misma para cualquier
observador o para cualquier sistema de referencia, por
absurdo que esto nos pueda parecer y esto es lo que
demostraron los experimentos de Michelson - Morley.
Ante esta evidencia, Einstein se puso a reconsiderar
los conceptos básicos, como el concepto de velocidad.
Velocidad quiere decir recorrer determinado espacio,
en determinado tiempo.
Podemos decir que caminamos a una velocidad de diez
kilómetros por hora, si recorremos una distancia de
diez kilómetros en una hora.
Si por cualquier circunstancia mágica, nuestro espacio
se hubiera reducido a la mitad y nuestros relojes
caminaran al doble de aprisa, no notaríamos ningún
cambio, la distancia de diez kilómetros sería la misma
(relativamente) y en recorrerla emplearíamos el mismo
tiempo de una hora (relativamente).
Einstein dice que en esta ecuación (a los matemáticos
les gusta hablar en ecuaciones), el espacio recorrido,
dividido en el tiempo tardado en recorrerlo es la
velocidad; v = e/t (para poner la ecuación).
La velocidad de la luz, a la que los matemáticos le
llaman C, (porque es una Constante), es la
distancia que recorre (300,000 km.) en un segundo, o
sea, poniendo la ecuación C = e/t donde e son 300,000
km. y t es un segundo.
Pero esta velocidad de la luz C, es siempre la misma,
ya sea que la midamos en el tren o en el andén, ya sea
que el tren esté o no en movimiento.
La consecuencia lógica, para el tren en movimiento, es
que el espacio y el tiempo para un observador en el
tren van a ser diferente que para un observador en el
andén.
Para el observador del andén, el tiempo transcurre en
el tren en movimiento más lentamente (los segundos son
mas largos), puesto que, para obtener la misma
velocidad de la luz, ésta recorre en el tren, para el
observador del andén, una mayor distancia, vista desde
el andén.
Esto así sucede físicamente, realmente y ha podido ser
comprobado en muchos experimentos.
Para citar uno de tantos, cuando se pudieron construir
relojes suficientemente precisos, relojes atómicos,
basados en el período de oscilación de la molécula de
cesio y más precisos aún con la vibración de la
molécula de hidrógeno; se instalaron tres de estos
relojes en un avión y se sincronizaron con otros
instalados en tierra.
El avión voló a gran velocidad durante varias horas.
Al regresar al aeropuerto, se compararon los relojes y
se comprobó que los relojes del avión habían caminado
más lentamente, estaban atrasados con respecto a los
del aeropuerto y el atraso era exactamente el
calculado de acuerdo a las ecuaciones de Einstein.
Estos relojes atómicos, son tan precisos, que la
definición actual del segundo, (desde 1967) es: el
tiempo requerido para que se produzcan 9,192'631,770
vibraciones del átomo de cesio 133.
Pero no sólo los relojes, el tiempo biológico
(fenómenos de fermentación, crecimiento, etc.) también
transcurren más lentamente y todos los fenómenos
físicos (transmutación de elementos, vibración de los
átomos, etc.), se realizan a menor velocidad, más
lentamente en una nave a gran velocidad con respecto a
la Tierra.
Las consecuencias de la Teoría de la Relatividad
(espacio y tiempo relativos) de Einstein han sido
transcendentales en todos los campos de la física.
Supongamos que de la Tierra lanzamos una nave al
espacio y que ésta se acelera hasta alcanzar una
velocidad (con respecto a la Tierra) de 200,000 km.
por seg.
De la nave, nos están enviando señales de radio (o de
luz), para mantenerse en contacto con nosotros.
Sabemos que esas señales de radio (o de luz), van a
viajar hacia nosotros a 300,000 km. por seg., ¿cómo
las percibimos?
Si el astronauta de la nave, transmite las señales a
determinada frecuencia, nosotros las recibimos a una
frecuencia menor de la que el astronauta transmite.
Si es un rayo de luz, el que nos envía, recibiremos
otro color de luz de mucho menos frecuencia.
Si enviáramos dos naves en sentidos opuestos y que
cada una pudiera alcanzar una velocidad de 200,000 km.
por seg. ¿Cual sería la velocidad de una con respecto
a la otra?
¡No!, no son 400,000 km. por seg., por absurdo que
esto parezca.
Supongamos que Antonio, así se llama el astronauta de
una nave, nos envía en determinado momento una señal
de luz.
Esta llegará a nosotros cierto tiempo después, más
rojiza (menos frecuencia), recorriendo la distancia
que nos separa a 300,000 km. por seg.
Al recibir la señal de Antonio, nosotros le enviamos
una señal a Berta, así se llama la astronauta de la
segunda nave, como ven, no discriminamos a los
astronautas por su sexo.
Berta recibirá nuestra señal cierto tiempo después,
pues nuestra señal viaja a 300,000 km. por seg. Y ella
sólo va a 200,000 km. por seg.
Berta recibirá nuestra señal a menos frecuencia de la
que se la enviamos, todavía más roja.
Podríamos disponer de espejos o antenas, para
retransmitir la señal que recibimos de Antonio
directamente a Berta y sabemos que Berta va a recibir
la señal que Antonio transmitió.
Dicha señal, Antonio la podría haber transmitido
directamente a Berta, sin necesidad de los espejos
retransmisores y Berta recibirá la señal.
Como la señal viaja a 300,000 km. por seg. Antonio no
puede ir a 400,000 km. por seg. Con respecto a Berta.
¿Está claro?
¡Claro que no está claro!, nuestra intuición se opone
a considerar al tiempo como si fuera de chicle, que lo
podemos estirar o encoger a nuestro antojo.
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