Relatividade sen fórmulas (II): Os postulados

[Esta é unha tradución adaptada do artigo orixinal de 16 de maio de 2007 Relatividad sin fórmulas – Los postulados, de Pedro Gómez-Esteban González, que pode lerse nesta ligazón.]

No primeiro artigo desta serie sobre a Teoría Especial da Relatividade falamos da situación da física atinente ao movemento e ás ondas a principios do século xx. Neste segundo artigo imos seguir avanzando pouco e pouco, sentando as bases para, máis adiante, extraermos conclusións: falaremos acerca dos dous postulados nos que Einstein basea a súa teoría.

Os avisos oportunos: esta serie segue o lema de antes simplista ca incomprensible, conque, se queres exactitude e corrección extremas, mellor marchas a outro sitio. En segundo lugar, esta serie demórase un certo tempo en chegar ao «divertido» da relatividade (creo que o comezaremos na seguinte entrega), pero tes de ter paciencia e entender ben as bases antes de chegarmos ao miolo da teoría.

Dito isto, hoxe simplemente imos deixar ben claros os dous postulados que establece Einstein para desenvolver a súa Teoría Especial. Son moi sinxelos e, ao principio, pode semellar que non son tan diferentes dos da física clásica, pero revolucionarían o noso coñecemento do Universo:

  1. Todos os sistemas de referencia inerciais son equivalentes.
  2. A velocidade da luz no baleiro é sempre a mesma, independentemente de quen a emita e quen a mida.

A grandeza da TRE é a cantidade inxente de información que extrae destes simples postulados. Pode semellar incrible, pero a equivalencia entre masa e enerxía, a dilatación do tempo, a contracción das lonxitudes… todo se deduce, dun xeito relativamente sinxelo, destas dúas simples premisas.

Velaí o verdadeiro xenio de Einstein: sen un laboratorio nin complicados aparellos, soamente cun lapis, un papel e o seu cerebro, foi capaz de realizar predicións que semellaban unha tolaría, como que un reloxo que se movese moi rápido marcaría as horas máis lentamente… e todas, unha tras outra, se verificaron experimentalmente. E todo a partir deses dous postulados.

Que queren dicir realmente?

O primeiro, se lembras o anterior artigo desta serie, é practicamente o de Galileo… só que Einstein o fai absoluto: non hai xeito posible de saber, con ningún experimento físico, se estás a moverte a unha velocidade constante ou estás quieto (iso é o que é un «sistema de referencia inercial»).

Ao longo desta serie imos realizar uns «experimentos mentais» para pensar acerca do Universo. Neles vou empregar dous personaxes, Ana e mais Alberte, que se atopan no baleiro do espazo, lonxe de calquera obxecto, sós no espazo interestelar: veremos que conclusións tiran Alberte e Ana do que observan.

O que di o primeiro postulado, en termos de «Ana e Alberte», é o seguinte: se Ana e Alberte notan que se moven o un con relación ao outro, é absolutamente imposible que saiban se un deles está parado e o outro non, ou se ambos a dous se moven. Non só iso: a pregunta de se «un está parado ou se move cunha velocidade constante» non ten ningún sentido, porque non hai un punto fixo e en repouso que estea «parado» de maneira absoluta.

De modo que todas as leis físicas e os experimentos que Ana ou Alberte poidan realizar deben ser consistentes con isto: non pode haber ningún experimento que Alberte realice, por exemplo, e o faga dicir: «Vaia! Se pasa isto, quere dicir que non estou parado». O que si pode observar é que se move con relación a Ana… pero non pode ir máis aló no seu razoamento.

O segundo postulado di que, se Ana ou Alberte miden a velocidade da luz, independentemente da súa orixe e de como se mova cada un, o resultado no baleiro vai ser sempre, segurísimo, 300 000 km/s. Este postulado, por si mesmo, xa rechía na nosa intuición. Pénsao:

Se Alberte se move polo espazo cara a Ana a 200 000 km/s e apunta cunha lanterna cara a ela, Alberte ve a luz afastarse del a 300 000 km/s. E Ana ve a luz achegarse a ela a 300 000 km/s. Decátaste do raro que é, e de como tiraremos conclusións moi antiintuitivas desta simple premisa? Imaxinar esta situación xa contradí a nosa intuición e o noso cerebro (ao menos o meu) xa solta unha alarma: «Paradoxo! Iso non ten sentido!».

Diagrama postulado 2
Ana e Alberte experimentan a relatividade. Non, non a está matando coa lanterna.

Por certo, se entendiches o primeiro postulado e che pregunto: «Cal dos dous ten razón? Alberte ou Ana?», seguramente contestarás de forma correcta: os dous teñen «razón» e a pregunta non ten sentido.

Esta é unha das «revolucións» da teoría de Einstein con relación ás anteriores. De Einstein en diante (aínda moito máis coa cuántica, pero o punto de ruptura está aquí), a pregunta: «Que está a pasar realmente carece de sentido. «Que observa Ana?» ten sentido, e tamén o ten «Que observa Alberte?», pero xa non é posible facer preguntas absolutas: a realidade convértese na observación pola parte de alguén, e sen ese alguén non podemos falar de realidade. A realidade é local para cada observador.

Por que na nosa vida cotiá semella que hai unha soa realidade e todos vemos as cousas igual? Porque a diferenza entre o que percibimos uns e outros é tan pequena (porque a nosa velocidade relativa duns con relación aos outros é tan minúscula) que vemos «case o mesmo», e ese «case o mesmo» que observamos chamámolo «realidade»… pero non hai tal. Raro, non si?

No próximo artigo atacaremos xa a primeira das conclusións inmediatas dos postulados de Einstein: a chamada «dilatación do tempo». Porén, recoméndoche que releas isto un par de veces para te «empapares» dos postulados, para que, cando comecemos a extraer conclusións, teñas o punto de partida moi claro.


Sobre o autor: Pedro Gómez-Esteban González é físico, profesor de Educación Secundaria e autor do blog El Tamiz.

Advertisements

Deixar unha resposta

introduce os teu datos ou preme nunha das iconas:

Logotipo de WordPress.com

Estás a comentar desde a túa conta de WordPress.com. Sair / Cambiar )

Twitter picture

Estás a comentar desde a túa conta de Twitter. Sair / Cambiar )

Facebook photo

Estás a comentar desde a túa conta de Facebook. Sair / Cambiar )

Google+ photo

Estás a comentar desde a túa conta de Google+. Sair / Cambiar )

Conectando a %s