Principios de la Relatividad

Bien, comencemos.

El primer paso para estudiar la relatividad es entender los dos postulados de Einstein, que veremos a continuación. 

Recomiendo que mantengas la mente abierta debido a que algunos conceptos y afirmaciones que veremos pueden ser un tanto confusas. 

1˚ Postulado: Principio de relatividad

“Las leyes de la física son las mismas para todos referenciales inerciales. No existe referencial absoluto”.

Pero… ¿Qué es un “referencial inercial”? 

Un referencial es un punto de vista desde el cual podemos analizar una determinada situación.

Un referencial inercial es un sistema de referencia en el que los cuerpos no sufren alteración en su estado de movimiento a menos que haya una fuerza externa sobre ellos.

Dicho concepto está directamente relacionado al concepto de inercia que vemos en las leyes de Newton. 

Por lo tanto, el 1º Postulado quiere decir que independientemente del referencial inercial el cual estés utilizando para analizar cierto sistema, todas las leyes físicas que has aprendido hasta ahora te serán de mucha ayuda.

2˚ Postulado:

“La velocidad de la luz en el vacío es siempre la misma en cualquier sistema de referencia inercial, y no depende de la fuente”. 

Es decir, no importa el referencial (ni la velocidad del referencial inercial) que estés analizando en un determinado sistema, ya que la velocidad de la luz será SIEMPRE la misma. 

Sin embargo, cabe resaltar que: un observador inercial no puede (o no es capaz) de desplazarse con la velocidad de la luz (el porqué de eso lo veremos adelante). Es algo que siempre debes tener en mente, así que no lo olvides. 

Es casi como decir que en la naturaleza existe una velocidad límite, y la luz se propaga a esa velocidad. 

Coordenadas Espacio-Temporales

Un evento es algo que ocurre. Correcto, no?. Una explosión, por ejemplo, es un evento. 

Un observador puede atribuir 4 coordenadas a un evento: tres coordenadas espaciales (generalmente \(x\), \(y\) y \(z\)) y una coordenada temporal \((t)\).

En la relatividad, como el espacio y el tiempo están interconectados, llamaremos a esas 4 coordenadas como coordenadas espacio-temporales.

Un evento puede ser presenciado por numerosos observadores, cada uno en un referencial inercial distinto. El resultado de esto es que para el mismo evento, cada observador tendrá coordenadas espacio-temporales diferentes. 

Presta atención! Un evento NO pertenece a ningún referencial inercial… este simplemente ocurre y puede ser registrado por cualquier observador en un referencial inercial, entendido?.

Como cada observador tiene “sus” coordenadas con respecto al evento, mucha veces es difícil saber la relación entre las coordenadas dadas por los diferentes observadores, incluso hasta el momento y lugar exacto en donde dicho evento ocurrió. 

La teoría de la Relatividad Restringida propone determinar las relaciones entre las coordenadas asignadas a un mismo evento por dos observadores que se mueven a una velocidad constante uno con respecto al otro.

Simultaneidad

Dos observadores situados en referenciales diferentes por lo general no concuerdan en cuanto a la simultaneidad de dos eventos.

¡Que! Como así?

Bueno, eso significa que si Michel (en su referencial) observa que dos eventos independientes son simultáneos, para Juan (en otro referencial) estos eventos independientes probablemente no serán simultáneos. 

Calma… no por eso tenemos que creerle a Michel o a Juan. Desde el punto de vista de la relatividad, los dos pueden estar en lo correcto. 

Lo que debes tener en mente es que la simultaneidad no es un concepto absoluto, sino más bien un concepto relativo, que depende del movimiento del observador.

Si la velocidad relativa entre Michel y Juan es mucho menor que la velocidad de la luz, las desviaciones en la simultaneidad prácticamente no se notarán.

Esto es lo que ocurre en la vida cotidiana, por lo que normalmente no podemos notar esta desviación. Por lo que si Juan se encuentra en la parada de autobús y Michel en su carro a \(60 \mathrm{km} / \mathrm{h}\), los dos eventos independientes observados por ellos son considerados prácticamente simultáneos. 

Resumen 

Resumiendo toda la información tenemos que:

• Un evento es algo que sucede/ocurre.

• Cada observador asignará a un evento “sus” coordenadas espacio-temporales.

• La simultaneidad de dos eventos es un concepto relativo.

¿Entendido? ¡Sigamos!