Este concepto de que para el astronauta
transcurra el tiempo mas lentamente que para los que nos
quedamos en la Tierra, ha suscitado muchas discusiones y
controversias.
Supongamos, le decían los científicos a Einstein, que de dos
hermanos gemelos, uno se va a viajar en la nave a gran velocidad
y el otro se queda en Tierra.
Al cabo de cierto tiempo el viajero regresa a su casa.
Usted nos dice que va a encontrar a su hermano más viejo, pues
para él (el viajero) el tiempo ha transcurrido más lentamente.
Así es efectivamente, contesta Einstein.
Pero, si todo es "relativo", el viajero puede considerar que él
ha estado en reposo y que ha sido la Tierra y todos los astros
los que se han movido, por lo tanto para su hermano y todos los
que se quedaron en la Tierra el tiempo ha transcurrido más
lentamente.
¿Qué nos dice a eso?
Bueno, contesta Einstein, es que es el viajero el que ha sufrido
"aceleración".
Independientemente de nuestra "reluctancia" a aceptar estos
conceptos, la experiencia nos ha demostrado que Einstein tiene
la razón.
Se han podido acelerar partículas a enormes velocidades,
próximas a la velocidad de la luz.
Se han descubierto unas partículas, los muones, parientes del
electrón, pero más pesados que éste, que tienen una "vida" de
dos millonésimos de segundo.
En el laboratorio
CERN, cerca de Ginebra, moderno laboratorio
Europeo para el estudio de partículas de alta energía, se han
hecho girar en el acelerador de partículas, muones a velocidades
próximas a la de la luz (99,94 %).
Se calculó que si su "vida" no fuera afectada por la velocidad
darían 40 vueltas en el círculo de 15 metros de diámetro del
acelerador de partículas.
La "vida" de estas partículas se aumentó, debida a su velocidad
a más de 400 vueltas.
Los científicos que realizaron el experimento, declararon que
los resultados obtenidos, coincidían exactamente con los
cálculos de Einstein.
Einstein nos decía, en la paradoja de los gemelos, que para el
viajero el tiempo ha transcurrido más lentamente, debido a la
"aceleración".
¿Qué es esto?
Supongamos que Antonio y Berta (nuestros astronautas), se
encuentran flotando en el interior de una nave cerrada, no tiene
ventanas y no pueden ver hacia afuera, saben que están viajando
a gran velocidad uniforme.
De repente, caen al suelo y sienten como sus pies se apoyan
fuertemente en él.
Antonio, le dice Berta, debes haber prendido los reactores y
estamos acelerando.
No contesta Antonio, aunque efectivamente veo que los reactores
están prendidos, debe ser que entramos en un campo gravitacional
de algún planeta que nos atrae y el sistema automático debe
haber prendido los reactores para evitar que caigamos en él.
¿Quién de los dos tiene razón?
No tienen manera de saberlo, no pueden distinguir si la fuerza
que los comprime contra el piso de su nave, se debe a la
aceleración que ésta ha sufrido, o a la atracción de un planeta.
Einstein nos dice que cualquier experimento que efectuemos en la
Tierra, dará los mismos resultados que el mismo experimento
realizado en una nave en el Espacio que se esté acelerando a 9,8
metros por segundo, por segundo (la aceleración de la gravedad).
En la paradoja de los gemelos, Einstein nos dice que es la
aceleración la que cambia el plano de referencia del tiempo, o
sea que la aceleración modifica la velocidad a que el tiempo
transcurre.
Quiere decir que, por lo tanto, cualquier campo gravitacional,
debe modificar al tiempo.
El campo gravitacional de la Tierra, es más intenso mientras más
cerca esté uno del centro de la Tierra.
Es más intenso al nivel del mar que en el pico de una alta montaña.
Esto también se ha podido comprobar experimentalmente y
coinciden los resultados con los cálculos de Einstein.
De hecho, en el experimento de los relojes llevados en el avión,
se tomaron en cuenta ambos efectos: el tiempo más rápido debido
a la disminución de la gravedad por la altura a la que el avión
volaba y el tiempo más lento debido a la velocidad a la que el
avión estuvo volando.
Por otra parte, ningún fenómeno físico, se puede transmitir en
el espacio-tiempo a una velocidad mayor que la de la luz (esto
sí ocurre solamente en los libros de ciencia ficción).
Bueno, ya veremos...
O sea, que el astronauta, nunca podrá regresar más joven de lo
que salió.
Entonces, ¿cómo se explica la "gravitación" de
Newton?
¿Cómo es que los astros se "atraen" en el espacio?
Si por arte de magia, colocáramos una pequeña esfera de
cualquier material pesado, por ejemplo plomo, en el espacio a
cierta distancia de la Tierra, Newton nos dice, que
inmediatamente se sentirá atraída hacia la Tierra por la fuerza
de la gravedad, o sea (en nuestra explicación ¿recuerdan?),
saldría una mano a velocidad infinita, para jalarla.
Einstein dice que no se puede transmitir esa fuerza a velocidad
infinita y que por lo tanto esa no puede ser la explicación.
Nos dice, que cualquier masa, deforma el espacio-tiempo, que
cualquier masa produce un campo gravitacional en ese
espacio-tiempo, o que la deformación gravitacional del
espacio-tiempo es la masa.
Imaginemos que tenemos una manta extendida, como la que usan los
bomberos para que salten las gentes de un edificio en llamas.
Si colocamos en el centro de dicha manta, una esfera pesada, se
deformará la manta, formando un hoyo hacia la esfera.
Si ahora colocamos una canica, en cualquier lugar de la manta,
la canica se deslizará por la manta, siguiendo la deformación
que produjo la esfera e irá a pegar con la esfera.
Si la manta fuera transparente y no la pudiéramos ver, diríamos
que la esfera produjo una fuerza de atracción sobre la canica,
que la hizo caer hacia ella.
Quiere decir que cualquier masa, colocada en el espacio-tiempo,
produce una deformación en éste, en otras palabras, el campo
gravitacional es una deformación del espacio-tiempo.
La luz, onda electromagnética, que no es otra cosa que una
vibración producida en el espacio-tiempo, debe estar sujeta a
las deformaciones que este espacio-tiempo tenga, por ejemplo a
la deformación producida en él por un campo gravitacional.
Un rayo de luz viajará en el espacio-tiempo, en línea recta,
solamente cuando no exista ninguna masa que lo deforme, pero, si
en su trayectoria, encuentra alguna deformación de este
espacio-tiempo, se desviará de la línea recta, siguiendo la
deformación del espacio-tiempo.
Einstein predijo que la luz de una estrella situada exactamente
detrás del Sol, es decir en la línea recta formada de la
estrella, el Sol y la Tierra, podría ser vista en una posición
virtual (aparente) a un lado del sol, desplazada de su posición
real, pues, rayos de luz provenientes de la estrella que pasaran
cerca de la superficie de éste, serían desviados por el gran
campo gravitacional producido por el Sol, que curvaría su
trayectoria, de forma que llegarían a la Tierra.
Un eclipse total de Sol, ocurrió el 29 de mayo de 1919, que
podría ser observado desde el norte del Brasil y de la isla
Príncipe, situada al oeste de África.
Dos expediciones organizadas por el astrónomo Arturo Eddington,
fueron a observarlo para comprobar si la posición de las
estrellas durante el eclipse se observaban según las
predicciones de Einstein.
¡Así fue, el rayo de luz de la estrella se había desviado!
Los resultados obtenidos comprobaron las predicciones y la
Teoría de la Relatividad, quedó firmemente establecida.
De entonces acá, todos los experimentos realizados coinciden con
la Teoría de la Relatividad y ha servido además para explicar
fenómenos que antes no se explicaban, como la recesión de la
trayectoria de la órbita de Mercurio.
Para las comunicaciones y experimentos realizados con naves
enviadas al espacio, como el Mariner y el Voyager y también con
los satélites artificiales, se toman en cuenta los cálculos de
la Relatividad de Einstein.
Si un rayo de luz se desvía en un campo gravitacional, quiere
decir que "pesa", es decir, tiene "masa".
La masa de un rayo de luz, se debe exclusivamente a su energía,
por lo tanto energía es un equivalente de masa y viceversa.
Einstein calculó la equivalencia en energía de una masa,
llegando a su famosa ecuación:
E = mC2
O sea, la cantidad de energía que podemos obtener de determinada
masa, equivale a la masa multiplicada por el cuadrado de la
velocidad de la luz.
Todos sabemos de las terribles consecuencias de la comprobación
que se tuvo de esta ecuación en las bombas atómicas arrojadas en
Hiroshima y Nagasaki.
También esta ecuación nos ha servido para explicar la energía
radiada por el Sol donde, al fusionarse átomos de hidrógeno para
producir Helio, la diferencia de masa se convierte en esta
energía que el Sol radía al espacio.
Actualmente las plantas atómicas, nos producen grandes
cantidades de energía en la fisión (rompimiento) de elementos
pesados en otros más ligeros.
En el futuro, plantas atómicas de fusión (agrupación de
elementos ligeros para formar otros más pesados), nos
producirán la energía que la humanidad necesita, sin producir
desechos radioactivos, será una energía atómica "limpia".
Todo esto se lo debemos a un humilde empleado que un día tomó un
lápiz y un papel y se puso a pensar.
|
