Dilatación del tiempo
Como resultado de la naturaleza del espacio-tiempo,[2] un observador inercial (en estado de reposo o en movimiento a velocidad constante) apreciará que un reloj que se mueve respecto a su sistema de referencia, marca el tiempo de forma más lenta que otro que se encuentra inmóvil.
De igual modo, un reloj que está bajo la influencia de un campo gravitatorio más fuerte que el de un observador también medirá el paso del tiempo más lento que el propio reloj del observador.
Tal dilatación del tiempo ha sido demostrada repetidamente, por ejemplo, por pequeñas disparidades en un par de relojes atómicos después de que uno de ellos sea enviado en un viaje espacial, o por relojes en el transbordador espacial que corren un poco más lento que relojes de referencia en la Tierra o relojes en los GPS y los satélites Galileo corriendo un poco más rápido.
[1][2][3] La dilatación del tiempo también ha sido objeto de trabajos de ciencia ficción, ya que técnicamente proporciona los medios para el viaje en el tiempo hacia adelante.
Localmente, el tiempo siempre está pasando al mismo ritmo.
El fenómeno de la dilatación del tiempo se aplica a cualquier proceso que manifieste cambios a través del tiempo y espacio La relatividad especial indica que, para un observador en un marco de referencia inercial, un reloj que se mueve con relación a él se medirá para marcar más lento que un reloj que está en reposo en su marco de referencia.
Este caso a veces se llama dilatación de tiempo relativista especial.
Esto hace que las partículas sin masa que viajan a la velocidad de la luz no se vean afectadas por el paso del tiempo.
Teóricamente, la dilatación del tiempo permitiría a los pasajeros de un vehículo en rápido movimiento avanzar en el futuro en un corto período de tiempo.
Para velocidades suficientemente altas, el efecto es muy marcado.
Por ejemplo, un año de viaje podría corresponder a diez años en la Tierra.
Un escenario basado en esta idea fue presentado en la novela Planeta de los simios por Pierre Boulle, y el Proyecto Orión ha sido un intento de esta idea.
Sin embargo, con la tecnología actual que limita severamente la velocidad del viaje espacial, las diferencias experimentadas en la práctica son minúsculas: después de 6 meses en la Estación Espacial Internacional (EEI) (que orbita la Tierra a una velocidad de aproximadamente 7700 m/s) el astronauta habría envejecido alrededor de 0,005 segundos menos que aquellos en la Tierra.
El experimento de Hafele y Keating implicó volar aviones alrededor del mundo con relojes atómicos a bordo.
[8] Ganó 22,68 milisegundos de por vida en sus viajes al espacio y, por lo tanto, batió el récord anterior de aproximadamente 20 milisegundos por el cosmonauta Sergei Avdeyev.
Mantener constante la velocidad de la luz para todos los observadores inerciales requiere un alargamiento del período de este reloj desde la perspectiva del observador en movimiento.
La longitud del medio camino se puede calcular como una función de cantidades conocidas como
En las teorías de la relatividad de Albert Einstein la dilatación temporal del tiempo se manifiesta en dos circunstancias: En la relatividad especial, la dilatación del tiempo es recíproca: vista como dos relojes que se mueven uno con respecto al otro, será el reloj de la otra parte aquel en el que el tiempo se dilate.
En contraste, la dilatación gravitacional del tiempo (como es considerada en la relatividad general) no es recíproca: un observador en lo alto de una torre observará que los relojes del suelo marcan el tiempo más lentamente, y los observadores del suelo estarán de acuerdo.
La fórmula para determinar la dilatación del tiempo en la relatividad especial es:
Según lo indicado las transformaciones de Lorentz pueden ser utilizadas para casos más generales.
El orden de magnitud de estas variaciones en la vida ordinaria, incluso en un viaje espacial, no son suficientemente grandes como para producir dilataciones detectables, y estos minúsculos efectos pueden ser ignorados sin problemas.
La dilatación del tiempo por el factor de Lorentz fue predicha por Joseph Larmor (1897), al menos para los electrones que orbiten un núcleo: La dilatación del tiempo con magnitud correspondiente al factor de Lorentz ha sido confirmada, como se explica en el siguiente apartado La teoría de la relatividad general predice que el tiempo propio medido por un observador A en reposo sobre la superficie de un planeta es menor que el tiempo propio medido por otro observador B en reposo respecto al primero pero situado a mayor altura.
Así, para un planeta con simetría esférica, masa M y radio R la relación entre los tiempos propios medidos por los observadores A y B son:
Para observadores situados sobre la superficie de la Tierra la dilatación del tiempo relativa entre un observador A sobre la superficie y otro a cierta altura es muy pequeña:
Donde: Por lo que la diferencia de transcurso de tiempo entre un observador en la superficie y otro en el punto más alto del planeta es francamente insignificante.
La dilatación del tiempo ha sido comprobada numerosas veces.
En la animación no se muestran todos los aspectos físicos involucrados proporcionalmente.
Los pulsos de luz que son emitidos por las naves rojas a una determinada frecuencia medida en tiempo rojo son recibidos con una frecuencia menor en tiempo verde según las mediciones de los detectores de la flota verde, y viceversa.
Como en la relatividad no existe el movimiento absoluto (como lo es el caso de la mecánica Newtoniana), se dice que ambas flotas (la roja y la verde) se consideran como sin movimiento en su propio marco de referencia.
