TIEMPO , tal como lo conocemos, como segundos / minutos / horas, etc., es inventado por nosotros para poder medir el intervalo entre eventos. El intervalo entre eventos no es ‘tiempo’ pero usamos unidades de ‘tiempo’ para medir el intervalo entre eventos y la velocidad, frecuencia, etc. de un objeto. Einstein había dicho: “El tiempo no tiene una existencia independiente aparte del orden de los eventos por el cual lo medimos”.
Desde la publicación de la Teoría especial de la relatividad en 1905 y la Teoría general de la relatividad en 1916, la comprensión científica del tiempo ha cambiado drásticamente, y la idea tradicional newtoniana del tiempo y el espacio absolutos ha sido reemplazada por la noción del tiempo como otra dimensión en la única dimensión del espacio-tiempo.
Se supo que la velocidad de la luz es absoluta, invariable y no se puede exceder, y que la velocidad de la luz es en realidad más fundamental que el tiempo y el espacio. En relatividad, el tiempo es una parte integral de la estructura misma del universo y no puede existir aparte del universo. Sin embargo, si la velocidad de la luz es invariable y absoluta, entonces, tanto el espacio como el tiempo deben ser flexibles y relativos para acomodarla.
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Un aspecto de la Teoría especial de la relatividad es que el espacio y el tiempo se fusionan inextricablemente en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, en lugar de las tres dimensiones del espacio y una dimensión de tiempo separada prevista por los primeros científicos. Con esta idea, el tiempo se convierte efectivamente en parte de una coordenada que especifica la posición de un objeto en el espacio-tiempo.
Definición de tiempo
Hermann Minkowski, (1864-1898), matemático alemán y antiguo maestro y colega de Einstein , introdujo el concepto de relatividad del tiempo apropiado, el tiempo transcurrido real entre dos eventos , medido por un reloj que pasa por ambos eventos. Por lo tanto, el tiempo adecuado depende no solo de los eventos en sí, sino también del movimiento del reloj entre los eventos. Por el contrario, lo que Minkowski llamó tiempo coordinado es el tiempo aparente entre dos eventos medido por un observador externo.
Verá, todos los eventos ocurren simultáneamente tanto en ‘espacio’ como en ‘tiempo’, y pueden representarse por un punto particular en el espacio-tiempo, es decir, un punto en el espacio en un momento particular en el tiempo. Pero si el tiempo es realmente una dimensión, no parece ser el mismo tipo de dimensión que las otras tres dimensiones; en el sentido, podemos elegir movernos por el espacio o no, pero nuestro movimiento a través del tiempo es inevitable, y sucede si nos guste o no. De hecho, no nos “movemos” físicamente a través del tiempo, al menos no de la misma manera que nos movemos por el espacio. Pero todo en el universo, incluidos nosotros, está en constante movimiento uno con respecto al otro. Las tasas de tiempo realmente funcionan de manera diferente dependiendo del movimiento relativo, de modo que el tiempo pasa efectivamente a diferentes velocidades para diferentes observadores que viajan a diferentes velocidades, un efecto conocido como dilatación del tiempo. Dos relojes sincronizados no permanecerán sincronizados si se mueven uno con respecto al otro.
La velocidad de la luz es máxima, es decir, se mide la distancia que recorre la luz en el espacio en un tiempo dado, la respuesta es siempre 299,792,458 metros por segundo (generalmente redondeado a 300,000). Esta velocidad no puede ser alterada, es decir, acelerada o ralentizada. El movimiento de todo en el espacio + en el tiempo se suma a la velocidad de la luz. Por lo tanto, si un objeto se mueve en el espacio cercano a la velocidad de la luz, el tiempo se ralentiza proporcionalmente para mantener constante la velocidad de la luz. Y si ese objeto alcanza la velocidad de la luz (que no es posible) , entonces el tiempo se congelará o se detendrá. Esta es la DILACIÓN DEL TIEMPO . Quizás la forma más fácil de entender este concepto difícil es que, cuando un objeto se mueve en el espacio-tiempo, su movimiento “comparte” parte de su movimiento espacial con el movimiento en el tiempo. Si un objeto está “en reposo” en nuestro marco de referencia, durante un año, se considera que ha viajado “en el tiempo” durante un año sin haber viajado en el espacio. Pero si ese objeto se mueve en el espacio al 99% de la velocidad de la luz durante un año, al final de ese período, el objeto habría viajado en el espacio aproximadamente la misma distancia que la luz habría viajado (99% para ser precisos) en uno año, además de un año en el tiempo. Esto significa que el objeto viajó a mayor velocidad que la velocidad de la luz, en violación de la relatividad especial.
La dilatación del tiempo es insignificante e imperceptible a las velocidades normales del día a día en el mundo que nos rodea, aunque se puede medir y se ha medido con éxito con instrumentos muy sensibles. Se vuelve más pronunciada cuando la velocidad de un objeto se acerca a la velocidad de la luz (conocida como velocidades relativistas ). Si una nave espacial pudiera viajar, digamos, al 99% de la velocidad de la luz, un observador hipotético que mirara vería que el reloj de la nave se mueve aproximadamente dos veces más lento de lo normal (es decir, el tiempo de coordenadas se mueve dos veces más lento que el tiempo apropiado), y el los astronautas en el interior se mueven aparentemente en cámara lenta. Al 99.5% de la velocidad de la luz, el observador vería que el reloj se mueve unas 10 veces más lento de lo normal. Al 99.9% de la velocidad de la luz, el factor se vuelve aproximadamente 22 veces, al 99.99% 224 veces y al 99.9999% 707 veces, aumentando exponencialmente. Para los astronautas dentro de la nave espacial, todo parece normal. Por lo tanto, la ralentización del tiempo a velocidades relativistas se produce, en cierto sentido, para “proteger” el límite inviolable de la velocidad cósmica, es decir, la velocidad de la luz.
Otra forma de dilatación del tiempo es la dilatación del tiempo gravitacional, que es la diferencia del tiempo transcurrido entre dos eventos medidos por observadores situados a diferentes distancias de una masa gravitacional. Cuanto más débil es el potencial gravitacional, más rápido pasa el tiempo.
¿Qué es la dilatación del tiempo gravitacional?
El tiempo corre más lento donde la gravedad es más fuerte, y esto se debe a que la gravedad curva el espacio-tiempo. El camino es más largo cuando el espacio-tiempo está distorsionado o curvado, por lo que la luz tarda más en viajar entre los dos puntos en un campo gravitacional fuerte.
