Espacio-tiempo
El espacio-tiempo (también: espaciotiempo) es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un solo objeto continuo de cuatro dimensiones.
Como consecuencia directa el espacio y el tiempo no pueden ser independientes.
En general, un suceso puede ser descrito por una o más coordenadas espaciales y una temporal.
En la visión tradicional en la cual se basa la mecánica clásica, cuyos principios fundamentales fueron establecidos por Newton, el tiempo es una coordenada independiente de las coordenadas espaciales y es una magnitud idéntica para cualquier observador.
Esto difiere del tratamiento de Minkowski, donde las coordenadas medidas por un segundo observador
Esto es una consecuencia del carácter relativo de la distancia y el tiempo, de tal manera que dos observadores medirán tiempos diferentes entre dos eventos si uno está moviéndose respecto al otro (usualmente esa diferencia es muy pequeña, imperceptible con medios convencionales, pero detectable mediante relojes atómicos de alta precisión).
La expresión espacio-tiempo recoge entonces la noción de que el espacio y el tiempo ya no pueden ser considerados entidades independientes o absolutas.
Las consecuencias de esta relatividad del tiempo han tenido diversas comprobaciones experimentales.
Al regresar del viaje se constató que mostraban una leve diferencia de 184 nanosegundos, habiendo transcurrido el tiempo «más lentamente» para el reloj en movimiento.
[4] En la teoría de la relatividad general el espacio-tiempo se modela como un par (M, g) donde M es una variedad diferenciable semiriemanniana también conocida banda lorentziana y g es un tensor métrico de signatura (3,1).
Fijado un sistema de coordenadas (x0, x1, x2, x3, ) para una región del espacio-tiempo el tensor métrico se puede expresar como:
Y para todo punto del espacio-tiempo existe un observador galileano tal que en ese punto el tensor métrico tiene las siguientes componentes: En ausencia de campo gravitatorio existe un sistema de coordenadas tal que el tensor tiene la forma anterior para todos los puntos del espacio tiempo simultáneamente.
Pero si existe un campo gravitatorio eso no es posible y fijado cualquier sistema de coordenadas natural el tensor inevitablemente diferirá de un punto a otro, y el tensor de curvatura asociado a la métrica será no nulo, lo cual es percibido como un campo gravitatorio por el observador.
El contenido material de dicho universo viene dado por el tensor energía-impulso que puede ser calculado directamente a partir de magnitudes geométricas derivadas del tensor métrico.
La ecuación anterior expresa que el contenido material determina la curvatura del espacio-tiempo.
El espacio-tiempo es un modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos inseparablemente relacionados.
El trabajo de Minkowski probó la utilidad de considerar el tiempo como un ente matemático único y continuo que se puede entender desde una perspectiva pseudoeuclidiana, la cual considera al Universo como un «espacio de cuatro dimensiones» formado por tres dimensiones espaciales físicas observables y por una «cuarta dimensión» temporal (más exactamente una variedad lorentziana de cuatro dimensiones).
Donde los símbolos de Christoffel Γ se calculan a partir de las derivadas del tensor métrico g y el tensor inverso del tensor métrico: Si además existiese alguna fuerza debida a la acción del campo electromagnético, la trayectoria de la partícula vendría dada por:
Otra propiedad interesante es cuando el grupo de simetría incluye un subgrupo homeomorfo a
que afecta a las coordenadas espaciales, en ese caso el espacio-tiempo resulta ser homogéneo.
La topología en el espacio tiempo tiene que ver con la estructura causal del mismo.
Matemáticamente está formado por una variedad de cuatro dimensiones que es homeomorfa, es decir, identificable topológicamente con
Cobran, así, toda su validez las palabras de Minkowski: «Las visiones del espacio y el tiempo que quiero presentarles han emergido del sustrato de la física experimental, y en ello reside su fuerza.
A partir de ahora el espacio por sí mismo, y el tiempo por sí mismo están condenados a desaparecer como meras sombras y sólo una cierta unión de ambos preservará una realidad independiente».
De ahí se deduce que en este esquema no hay acción a distancia ni misteriosas tendencias a moverse hacia extraños centros, tampoco espacios absolutos que contienen a, o tiempos absolutos que discurran al margen de, la materia.
Las estructuras que Penrose propone para estas diversas teorías prerrelativistas son: La teoría general de la relatividad introdujo una interpretación geométrica del fenómeno físico de la gravedad, introduciendo una nueva dimensión física temporal y considerando curvaturas que afectaban a esta y las demás dimensiones temporales.
Esta idea interesante ha sido utilizada en diversas teorías físicas prometedoras que han recurrido formalmente a la introducción de nuevas dimensiones formales para dar cuenta de fenómenos físicos.
El enfoque de varias teorías de supercuerdas es aún más ambicioso y se han empleado esquemas inspirados remotamente en las ideas de Einstein, Kaluza y Klein que llegan a emplear hasta diez y once dimensiones, de las cuales seis o siete estarían compactificadas y no serían detectables más que indirectamente.
[7] Según Catherine J. Allen, «La palabra quechua pacha puede referirse al cosmos entero o en un momento particular de su tiempo, su interpretación depende del contexto».
[8] El Dr. Atuq Eusebio Manga Qespi, un hablante nativo de quechua, ha sugerido que pacha debería traducirse al español como espacio-tiempo.
