En la relatividad especial , un observador es un marco de referencia a partir del cual se miden un conjunto de objetos o eventos. Por lo general, se trata de un sistema de referencia inercial o un "observador inercial". Con menos frecuencia, un observador puede ser un sistema de referencia arbitrario no inercial, como un sistema de Rindler , que puede denominarse "observador acelerado".
El uso de la relatividad especial difiere significativamente del significado común en inglés de "observador". Los marcos de referencia son construcciones inherentemente no locales, que cubren todo el espacio y el tiempo o una parte no trivial de ellos; por tanto, no tiene sentido hablar de un observador (en el sentido relativista especial) que tiene una ubicación. Además, un observador inercial no puede acelerar en un momento posterior, ni un observador que acelera puede dejar de acelerar.
Los físicos utilizan el término "observador" como abreviatura de un marco de referencia específico desde el cual se mide un conjunto de objetos o eventos. Hablar de un observador en la relatividad especial no es formular una hipótesis específica sobre una persona individual que está experimentando eventos, sino más bien es un contexto matemático particular desde el cual se deben evaluar los objetos y eventos. Los efectos de la relatividad especial ocurren independientemente de que haya o no un ser sensible dentro del marco de referencia inercial para presenciarlos.
Einstein hizo uso frecuente de la palabra "observador" ( Beobachter ) en su artículo original de 1905 sobre la relatividad especial y en su primera exposición popular del tema. [1] Sin embargo, utilizó el término en su sentido vernáculo, refiriéndose por ejemplo a "el hombre en la ventanilla del vagón" o "observadores que toman el tren como cuerpo de referencia" o "un observador en el interior que está equipado con aparato". Aquí el cuerpo de referencia o sistema de coordenadas (una disposición física de metros y relojes que cubre la región del espacio-tiempo donde tienen lugar los eventos) se distingue del observador (un experimentador que asigna coordenadas espacio-temporales a eventos lejanos a él mediante la observación (literalmente viendo). coincidencias entre dichos eventos y características locales del organismo de referencia.
Esta distinción entre el observador y el "aparato" del observador, como sistemas de coordenadas, herramientas de medición, etc. , fue descartada por muchos escritores posteriores, y hoy en día es común encontrar el término "observador" utilizado para implicar el sistema de coordenadas asociado de un observador (generalmente se supone que es una red de coordenadas construida a partir de un conjunto ortonormal derecho de vectores espaciales perpendiculares a un vector temporal (un campo de marco ), ver Doran [2] ). Donde Einstein se refería a "un observador que toma el tren como cuerpo de referencia" o "un observador situado en el origen del sistema de coordenadas", este grupo de escritores modernos dice, por ejemplo, "un observador está representado por un sistema de coordenadas en las cuatro variables de espacio y tiempo" [3] o "el observador en el cuadro S encuentra que cierto evento A ocurre en el origen de su sistema de coordenadas". [4] Sin embargo, no hay unanimidad en este punto, ya que varios autores continúan prefiriendo distinguir entre observador (como un concepto relacionado con el estado de movimiento ) de la noción matemática general más abstracta de sistema de coordenadas (que puede ser, pero no tiene por qué estar relacionado con el movimiento). Este enfoque pone más énfasis en las muchas opciones de descripción abiertas a un observador. Entonces se identifica al observador con un marco de referencia observacional , en lugar de con la combinación de sistema de coordenadas, aparato de medición y estado de movimiento. [5] [6] [7] [8] [9]
También se ha sugerido que el término "observador" es anticuado y debería sustituirse por un equipo de observadores (o familia de observadores ) en el que cada observador realice observaciones en sus inmediaciones, donde los retrasos sean insignificantes, cooperando con el resto del equipo. equipo para configurar relojes sincronizados en toda la región de observación, y todos los miembros del equipo envían sus diversos resultados a un recolector de datos para su síntesis. [10]
La dirección relativa es un concepto que se encuentra en muchos lenguajes humanos. En inglés, una descripción de la ubicación espacial de un objeto puede utilizar términos como "izquierda" y "derecha", que son relativos al hablante o a un objeto o perspectiva en particular (por ejemplo, "a tu izquierda, cuando miras hacia el puerta principal").
El grado en que dicha descripción es subjetiva es bastante sutil. Vea el Problema de Ozma para una ilustración de esto.
Algunos ejemplos impersonales de dirección relativa en el lenguaje son los términos náuticos proa , popa , babor y estribor . Estos son términos espaciales relativos, de tipo egocéntrico, pero no involucran un ego: hay una proa, una popa, un babor y un estribor en un barco incluso cuando no hay nadie a bordo.
Los enunciados de la relatividad especial que involucran a un "observador" articulan en cierta medida un tipo similar de dirección relativa impersonal. Un "observador" es una perspectiva en el sentido de que es un contexto desde el cual se evalúan eventos en otros marcos de referencia inerciales, pero no es el tipo de perspectiva que tendría una sola persona en particular: no está localizado y no está asociado con un punto particular en el espacio, sino más bien con un marco de referencia inercial completo que puede existir en cualquier parte del universo (dadas ciertas largas especificaciones matemáticas y advertencias).
El término observador también tiene un significado especial en otras áreas de la ciencia, como la mecánica cuántica y la teoría de la información . Véanse, por ejemplo, el gato de Schrödinger y el demonio de Maxwell .
En la relatividad general, el término "observador" se refiere más comúnmente a una persona (o una máquina) que realiza mediciones locales pasivas, un uso mucho más cercano al significado común de la palabra en inglés. En mecánica cuántica , "observación" es sinónimo de medida cuántica y "observador" de un aparato de medida y observable de lo que se puede medir. Este conflicto de usos dentro de la física es a veces fuente de confusión.