¿Hay alguna forma de explicarle a un niño de 8 años de qué se trata la teoría de la relatividad de Einstein?

A los 8 años jugaba con equipos de radio de transistores y le rogaba a mi padre que explicara cómo funcionaba un tubo de vacío (sí, fue hace mucho tiempo). Estaba entrando al 3er grado donde sería humillado por mi incapacidad para hacer cosas concretas como memorizar tablas de multiplicar. En el 4to grado, “descubrí” cómo hacer una división larga en una prueba de rendimiento (no se nos había enseñado), aunque no de manera muy eficiente. Pero me quedaba mucho tiempo para jugarlo, no importaba. Nunca. Nunca. Subestimar a un niño de 8 años que está interesado en algo. Y nunca trate de explicarles algo que no les interesa.

Mi hijo de 3 años puede abrir puertas cerradas de la habitación de hotel que no puede alcanzar cuando está parado en el piso. Este es el primer principio de la relatividad. Tu altura es solo relativa a donde estás parado. Él ha estado empujando objetos en su lugar para permitirle alcanzar cosas desde apenas una pasada, cuando ni siquiera podía caminar sin aferrarse a algo.

Entonces, lo primero que debe preguntar es si su hijo de 8 años está interesado. La segunda pregunta es, ¿qué ya ha descubierto? Posiblemente más que tú.

No estamos hablando de la relatividad galileana aquí. Ya lo entienden.

SI su hijo de 8 años está interesado en la luz, la velocidad de la luz, tal vez el viaje espacial, pregúnteles qué tan rápido piensan que las cosas pueden moverse. ¿Entonces preguntarles en relación a qué? Si sale de un tren, ¿va aún más rápido? Si es un pájaro? Si es luz?

Si esta línea de discusión no produce interés, suéltela. Si es así, intente señalar que podemos sentir lo que el pájaro está volando en el aire. No podemos sentir en qué luz está volando: vuela a través del espacio hacia nosotros desde las estrellas. Pero es como el pájaro. No vuela más rápido porque proviene de los faros del tren.

Si eres un windsurfista, puedes ir más allá. De lo contrario, no sé cómo ayudarte con el siguiente paso. Puedes surfear en el windsurfista con las aves, aproximadamente a la misma velocidad que un pelícano. ¿Puedes surfear junto con la luz? Nadie ha podido nunca. Einstein imaginó esto cuando era un niño. No sé si tenía 8 años, pero tal vez. Se dio cuenta de que la luz siempre parecería desaparecer a la velocidad de la luz. Aunque tal vez con menos energía. La luz azul se volvería roja. La luz roja se convertiría en calor. El calor se convertiría en ondas de radio. Las leyes de la física, incluida la velocidad de la luz, son las mismas para todos los observadores.

Esto significa que los relojes deben funcionar lentamente si nos estamos moviendo. De lo contrario, ¿cómo podríamos ver que la luz todavía se escapa a la velocidad de la luz, incluso si nos moviéramos detrás de ella? Y, por cierto, dado que no podemos depender de que los relojes sean iguales en todas partes, solo podemos medir la velocidad de la luz en un viaje de ida y vuelta, no de una manera. Los observadores en movimiento no estarán de acuerdo sobre si los relojes están sincronizados.

Los niños están muy preocupados por la caída. Son pequeños monos, y experimentan caídas todo el tiempo y es una gran preocupación para ellos. Entonces, ¿por qué caen las cosas? ¿Algo te está empujando hacia abajo? ¿O algo te empuja hacia arriba? ¿En qué dirección sientes el empuje? Ah, arriba? Entonces, ¿por qué bajas?

Los niños tienen una baja tolerancia a las BS. No use palabras como espacio-tiempo curvo. Regresa a los relojes. Si absorbieron que la frecuencia de la luz es energía (deles un día o dos), señale que la frecuencia de la luz de los átomos del sol es menor que la de la Tierra. La gravedad del sol reduce la energía de los átomos (no digas que reduce la energía de la luz, porque esto simplemente no es cierto y conduce a la confusión), por lo que la luz que emiten es menos energética. Todos los movimientos de los átomos son más lentos. Dígale que es como la luz que huye del tren. Para que las leyes de la física sean las mismas en todas partes, alguien en el sol debe tener un reloj lento, por lo que los átomos parecen normales.

Bueno, todo se mueve todo el tiempo. Tu corazón está latiendo. Tus moléculas están vibrando. Incluso si estás congelado, tus moléculas aún se mueven. Si se mueven menos cuando estás cerca de algún objeto masivo, entonces se quedan atrapados allí y no pueden volver fácilmente. Entonces te caes.

Fin de la historia por 8 años. Es posible que desee decir que hay otros efectos, como la contracción de la longitud, y los explicará a las 9. Será un regalo de cumpleaños. Eso te dará un año para resolverlo por ti mismo. Puedes leer mis otras respuestas. ; )

Si y solo si preguntan acerca de ir más rápido que la luz, puede decir que sus moléculas y átomos se mantienen unidos por la luz, en forma de campos eléctricos y magnéticos. No querrían salir corriendo y dejar su luz. ¡Se separarían! Olvida toda la masa BS. De todos modos, no es cierto, porque un observador estacionario que no ha cambiado parece tener más masa que un observador en movimiento. Nuevamente lea mis otras respuestas en caso de que le pregunten más tarde. Comience aquí: la respuesta de Robert Shuler a ¿Hay algún buen libro introductorio sobre la gravedad?

Es divertido explicarle cosas a su hijo cuando está interesado. Pero no entiendas al cabezota. Tu hijo es mucho más inteligente que tú, como el mío. No podía abrir las puertas de las habitaciones de motel fuera de mi alcance a las 3, ni contar hasta diez, ni recordar las palabras de las canciones, y especialmente no contar hacia atrás. No tenía computadoras, teléfonos celulares y dibujos animados educativos para enseñarme estas cosas. Todo lo que aprendí fue que los gatos deben perseguir ratones amigables. Mi desarrollo cerebral fue permanentemente atrofiado en comparación. Así que diviértete. Y tal vez él te explique la gravedad cuántica cuando tenga 10 años.

No. En el mejor de los casos, puede proporcionar algunas de las consecuencias experimentales de la relatividad.

¿Puedo recomendar específicamente el libro de Issaac Asimov, el neutrino? Este es un libro sobre física dirigido a adolescentes. El libro enfatiza las leyes de conservación. No se trata de la relatividad, pero proporciona un buen fondo para la relatividad. Léalo usted mismo y trate de explicárselo a su niño o niña. Sin embargo, tengo sugerencias más generales.

El problema es que los niños pequeños no captan conceptos abstractos muy rápido. Sin embargo, recogen conceptos concretos rápidamente. ¡Sus ocho años pueden ser más rápidos con conceptos concretos que usted! Entonces, lo que tiene que hacer es extraer los conceptos concretos de la relatividad y posponer la explicación de los conceptos abstractos.

La capacidad de procesar conceptos altamente abstractos se desarrolla durante la adolescencia. Antes de la adolescencia, pueden aprender a procesar conceptos concretos. Incluso pueden ser capaces de manejar conceptos concretos altamente complejos. Sin embargo, no pueden manejar conceptos altamente abstractos hasta la adolescencia.

Algunas de las predicciones experimentales de la relatividad son muy concretas e importantes en tecnología. “De qué trata la teoría de Einstein” es muy abstracto.

Lea libros y artículos de Piaget, los psicólogos educativos. Puede encontrar que su análisis de cómo se desarrollan las habilidades cognitivas es muy útil cuando habla con sus hijos.

Piaget escribió un artículo en Physics Today que describe cómo las personas aprenden física. Estudió cómo los niños captan conceptos en física.

Una cosa útil al hablar con sus hijos es esto:

Las leyes de conservación son concretas. Los niños aprenden muy bien las leyes de conservación (energía, masa, impulso). Tienen más dificultades para aprender conceptos geométricos.

Será mejor si le explicas masa, energía, momento lineal, momento angular y carga eléctrica. Estos son conceptos concretos. Puede tener dificultades con el espacio, el tiempo, la fuerza y ​​el torque.

Tendría dificultades con los conceptos de espacio y tiempo incluso sin relatividad. Lo que puedes explicar, quizás, es la equivalencia de masa y energía. O tal vez la equivalencia de masa inercial y masa gravitacional.

La relatividad es ‘sobre’ tiempo y espacio relativo ‘de alguna manera. De ahí es de donde viene la palabra ‘relatividad’. Sin embargo, las leyes de la relatividad afectan las cantidades conservadas, como la masa y la energía. La relatividad no se trata tanto de masa y energía como de cómo el tiempo y el espacio se ven afectados por la masa y la energía. Entonces comience con las leyes de conservación.

Fundamentalmente, toda teoría de la relatividad es decirle cómo cambia el universo cuando lo mira desde diferentes puntos de vista.

Cuando te sientas en el semáforo del auto, el mundo que te rodea se ve inmóvil, ordenado y tranquilo:

Pero cuando el auto comienza a moverse nuevamente:

¡El mundo entero que te rodea parece comenzar a moverse!

Los autos que antes pasaban rugiendo cuando estabas parado, ahora pasan a tu lado (aparentemente) a baja velocidad.

¿Entonces qué pasó?

Bueno, empezaste a moverte, así que comenzaste a mirar el universo desde un “punto de vista diferente” (en matemáticas, estás en un marco de referencia diferente).

¿Cambió el universo a tu alrededor? No, pero la forma en que lo ves cambió .


Eso es todo relatividad: le da reglas para decir “¿cómo se ve el universo para alguien en un automóvil a 70 mph?”, “¿Cómo se ve para alguien en un avión de combate a 1000 mph?”, Y así sucesivamente.

Ahora, tu cerebro, a menudo no sabe que hace estas matemáticas : ¿alguna vez has pensado realmente en lo extraño que es que todo el universo parece moverse cuando estás sentado en un automóvil?

Apuesto a que no lo has hecho, pero si haces las matemáticas para describirlo, eso es exactamente lo que parece. Pero tu cerebro solo dice “bueno duh, ¡estoy en un auto, estúpido!”

¡Pero resulta que nuestros cerebros son los estúpidos!

Las reglas simples que todos creemos conocer, en realidad solo funcionan a bajas velocidades: automóviles, trenes y aviones. Si comenzó a conducir su automóvil súper rápido, entonces el mundo fuera de su ventana no solo se vuelve borroso, ¡ comienza a cambiar de tamaño! ¡El tiempo comienza a correr de manera diferente!

Ahora, normalmente no puedes notar esto, ¡porque los autos son muy lentos!

Pero es un pequeño efecto diminuto que se hace más y más grande a medida que avanzas más rápido.


Sin embargo, aunque esto es extraño, todo es simplemente parte de las mismas reglas de clasificación que usas instintivamente en el automóvil:

La relatividad es una teoría matemática que le permite explicar cómo se ve el universo a diferentes observadores, que pueden estar en diferentes posiciones espaciales y moverse a diferentes velocidades .

Las matemáticas pueden ponerse feas y complicadas, ¡pero eso es todo lo que realmente estamos haciendo!

Lo que voy a decir no solo se aplica a la relatividad sino a todos los campos del conocimiento.

Usted ve, los niños en estas edades jóvenes son muy impresionables. Su carácter y forma de pensar en el futuro están muy influenciados por el tipo de personas con las que pasan su tiempo.

Por lo tanto, es responsabilidad de los ancianos establecer al niño en el camino correcto para pensar. Deben tener cuidado de inculcar en la mente del niño la curiosidad de encontrar respuestas y estar inquieto hasta que lo encuentren.

Ahora llegando a la relatividad.

La teoría de la relatividad de Einstein es en sí misma algo hermoso. Al enseñarle a un novato al respecto, nunca se debe destruir esa esencia de belleza.

Entonces, antes de explicarle al niño cuál es la teoría, ¡esto es lo que sugiero!

Párate en la plataforma de una estación de ferrocarril. Pídale al niño que mire el tren y le diga lo que ve. Probablemente dirá que el tren avanza. ¡Ahora lleva al niño a un viaje en tren! Pídale que mire afuera y le diga lo que ve. Sea lo suficientemente paciente como para escuchar todo lo que tiene que decir. Luego, si dijo que los árboles o lo que sea que está afuera se está moviendo hacia atrás, dígale que tiene razón.

Tuve un maestro que enseña sobre un tema y antes de preguntarnos si tenemos dudas sobre el tema, solía decir las dudas él mismo y sus respuestas. De esta manera, nos puso en un camino donde hacemos las siguientes preguntas sobre por qué y cómo a todo lo que aprendemos.

Entonces pregúntele al niño: ¿Se mueven los árboles que están fijos en el suelo? Y por qué percibió que los árboles retrocedían.

Tenga paciencia para escuchar todas sus respuestas y verifique si ha dicho algo correcto o relacionado con la respuesta. En caso afirmativo, aliéntelo.

Ahora dígale que todo es cuestión de dónde vemos un objeto en movimiento. Cuéntele sobre los sistemas de referencia y que cuando viajan en tren y cuando están parados en el suelo están en diferentes sistemas de referencia.

Luego, cada vez que un tren se mueva en dirección opuesta a su dirección de movimiento, pregúntele qué ve. Si dice que otro tren se mueve más rápido que tu tren en dirección opuesta. Dígale que ha cometido un error que nunca debería repetir. ¡Dile que el otro tren se mueve con la misma velocidad que nuestro tren! ¡Y que para un pasajero en otro tren parezca que nos movemos más rápido!

Ahora dígale que hubo un científico que observó esto y formuló una teoría para explicar lo que ha visto durante ese viaje en tren.

De esta manera, está intrigado por aprender más al respecto y emprenderá el hábito de buscar respuestas. Cuando esto sucede, puede enseñarle fácilmente sobre la teoría.

Espero que esto ayude.

La relatividad general nos dice por qué una moneda vuelve a caer cuando la tiramos hacia arriba.

Dibujemos una marca a la altura de la moneda en cada segundo en una hoja de papel, la moneda sigue un camino que sube y luego baja. Pero si estiramos el ancho del papel para que sea más ancho en la parte inferior, entonces el camino se ve así:

Para una hormiga que camina por este camino amarillo, está caminando en línea recta sin girar, a lo largo del papel curvo.

Así es como funciona la relatividad general, hay un poco más de tiempo más cerca del suelo, por lo que los relojes marcan un poco más lentamente, y las monedas que arrojas hacia arriba se curvan hacia abajo nuevamente, a pesar de que solo están siguiendo su propio camino recto, al igual que el hormiga.

Prefiero explicar esto:

La respuesta de Michael Brenner a ¿Por qué los físicos en estos días dicen que la teoría de la relatividad de Einstein está equivocada?

More Interesting

¿Dónde se origina la gravedad?

¿Están realmente vinculados el espacio y el tiempo, o es así como los humanos percibimos que es el 'espacio-tiempo'?

Teniendo en cuenta los efectos predichos por la relatividad especial, ¿crees que podremos viajar distancias realmente grandes en el futuro?

¿Por qué la relatividad general se llama "relatividad general"?

Si un barco está orbitando un agujero negro, justo por encima del horizonte de eventos, y deja caer una cámara que está atada al barco, a través del horizonte de eventos, ¿qué verá la cámara?

¿Hay alguna forma de aprovechar el poder de un agujero negro?

¿Una unidad de deformación se protegería de la materia fuera de su 'burbuja'?

¿Cuál es la velocidad de la gravedad?

¿Cómo se puede estimar la distancia de adelante hacia atrás de un agujero negro? ¿Es el horizonte de eventos esférico?

Relatividad general: si observamos una estrella roja brillando con un desplazamiento al rojo z = 3, ¿cuánto más pequeño era el universo cuando se emitía la luz?

¿Todas las obras de Einstein han sido probadas experimentalmente?

Cómo factorizar la magnitud de la aceleración en una ecuación

¿La inflación masiva indica que los agujeros negros de Kerr-Newman no son físicos?

¿Dos haces de luz que pasan en direcciones opuestas en rojo se desplazan entre sí?

Durante la primera instancia de la expansión del universo (FTL), ¿qué habría visto un observador mientras miraba el horizonte ya que la luz era más lenta que la expansión del espacio? ¿Habría sido una extensión negra, que es similar a un agujero negro?