Relatividad de la simultaneidad

Esta posibilidad fue planteada por el matemático Henri Poincaré en 1900 y posteriormente se convirtió en una idea central en la teoría de la relatividad especial.

Según la teoría especial de la relatividad introducida por Albert Einstein, es imposible decir en un sentido "absoluto" que dos sucesos distintos ocurren al mismo tiempo si están separados en el espacio.

Si un sistema de referencia asigna exactamente el mismo tiempo a dos eventos que están en diferentes puntos del espacio, un sistema de referencia que se mueve con respecto al primero generalmente asignará tiempos diferentes a los dos sucesos (la única excepción es cuando el movimiento es exactamente perpendicular a la línea que conecta las ubicaciones de ambos sucesos).

Por ejemplo, un accidente automovilístico en Londres y otro en Nueva York que, para un observador en la Tierra, parecen ocurrir al mismo tiempo, parecerán haber ocurrido en momentos ligeramente diferentes para un observador en un avión que vuela entre Londres y Nueva York.

[1]​ En 1892 y 1895, Hendrik Antoon Lorentz utilizó un método matemático llamado "hora local" t' = t – v x/c2 con el fin de explicar los resultados negativos de los experimentos realizados para detectar la deriva del éter.

[2]​ Sin embargo, Lorentz no dio ninguna explicación física de este efecto.

Debido al "principio del movimiento relativo", los observadores en movimiento dentro del éter también suponen que están en reposo y que la velocidad de la luz es constante en todas las direcciones (solo de primer orden en "v/c").

En 1990, Robert Goldblatt publicó su libro Ortogonalidad y geometría del espacio-tiempo, abordando directamente la estructura que Minkowski había ideado para analizar la simultaneidad.

[13]​ En 2006, Max Jammer, a través del Project MUSE, publicó Conceptos de simultaneidad: desde la antigüedad hasta Einstein y más allá.

Jammer indica que Ernst Mach desmitificó el tiempo absoluto de la física newtoniana.

Una imagen popular para comprender esta idea la proporciona un experimento mental similar a los sugeridos por Daniel Frost Comstock en 1910,[16]​ y Einstein en 1917.

Para el observador a bordo del tren, la parte delantera y trasera del vagón están a distancias fijas de la fuente de luz y, como tal, según este observador, la luz llegará a la parte delantera y trasera del vagón al mismo tiempo.

Así, los destellos de luz incidirán en los extremos del vagón en diferentes momentos.

En el primer diagrama, los dos extremos del tren están dibujados como líneas grises.

Los puntos en los que los dos destellos de luz inciden en los extremos del tren están al mismo nivel en el diagrama.

Gráficamente, esto se puede representar en un diagrama espacio-temporal por el hecho de que un gráfico del conjunto de puntos considerados simultáneos genera una línea que depende del observador.

En las naves espaciales, los relojes pueden parecer no sincronizados
El evento B es simultáneo con A en el marco de referencia verde, pero ocurrió antes en el marco azul y ocurrirá más tarde en el marco rojo
Los eventos A, B y C ocurren en diferente orden dependiendo del movimiento del observador. La línea blanca representa un plano de simultaneidad que se traslada del pasado al futuro
Einstein imaginó a un observador estacionario que presenciaba cómo dos rayos caían simultáneamente en ambos extremos de un tren en movimiento. Concluyó que un observador parado en el interior del tren registraría las caídas de los rayos en diferentes momentos
El experimento del tren y del andén desde el marco de referencia de un observador a bordo del tren
Marco de referencia de un observador parado en la plataforma (no se muestra la contracción de longitud)
El diagrama espacio-temporal en el marco del observador en el tren
El mismo diagrama en el marco de un observador que ve el tren moviéndose hacia la derecha
Un diagrama espacio-temporal que muestra el conjunto de puntos considerados simultáneos por un observador estacionario (línea punteada horizontal) y el conjunto de puntos considerados simultáneos por un observador que se mueve a v= 0,25c (línea a trazos discontinua)
Isocontornos del tiempo de radar de ida y vuelta