Importancia para el desarrollo de la ciencia actual

Importancia de la Simultaneidad y la dilatación del tiempo para el desarrollo de la ciencia actual.

Como lo menciona Tipler y Mosca (2010) en su obra Física para la ciencia y la tecnología: La relatividad de la simultaneidad dice que “Si dos relojes se han sincronizado en el sistema de referencia en el que ambos se hallan en reposo, en un sistema en el que se mueven con velocidad v paralela a la línea que los une, el reloj situado detrás va adelantado en un tiempo vL₀/c² respecto al reloj que va por delante” (p.R10). por lo anterior y gracias a la teoría de la relatividad de Alberth Einstein, hoy día contamos con un GPS que pone de manifiesto el principio mencionado al inicio del párrafo. 

Según Tipler y Mosca (2010): Para dar una localización, un GPS (Global Positioning System), utiliza el momento en que cada satélite emitió su señal, determinado por el reloj atómico que cada uno lleva a bordo, junto a la velocidad de la luz, para calcular la distancia entre el propio dispositivo y los satélites con los que se comunica.  El sistema consiste en una constelación de 24 satélites, cada uno con un reloj atómico y una emisora que emite señales horarias captadas por los GPS con el que esté en visión directa. Puesto que las órbitas de los satélites se conocen con precisión, y teniendo información de suficientes satélites, es sencillo calcular la posición exacta del dispositivo. (p. R1).

La tecnología GPS necesita ser extremadamente precisa en cuanto a tiempo y posición para ser útil. Para alcanzar una precisión de 15 metros, el tiempo debe ser exacto en un margen de unos 50 nanosegundos, que es el tiempo que necesita la luz para recorrer esos 15 metros. El problema es que, como explicó Einstein, la percepción del tiempo es distinta dependiendo de la intensidad del campo gravitatorio en que nos encontremos y de la velocidad a la que nos movemos, y no será igual en la superficie terrestre que a varios kilómetros de distancia, donde se encuentran los satélites. Gracias a la relatividad sabemos corregir el desfase entre relojes.

Los relojes de los satélites se mueven a unos 14.000 kilómetros por hora en una órbita que da la vuelta a la Tierra dos veces al día, lo que según la teoría de la relatividad especial de Einstein significa que avanzan un poco más lentos que los que se encuentran en Tierra. En concreto, unos siete microsegundos más despacio al día. Además, están situados a unos 20.000 kilómetros sobre la Tierra, donde la gravedad es cuatro veces más débil que en la superficie, lo que resulta en un avance más veloz. Específicamente, de unos 45 microsegundos más rápido al día.

El resultado final es que el reloj de un satélite GPS avanza unos 38 microsegundos más rápido al día que un reloj en la superficie de la Tierra. Esto, que no parece mucho y que no es perceptible para la mayoría de los relojes y mucho menos para nosotros.

Si no se contara con la tecnología establecida por Einstein en su momento no sería concreto el GPS y la ubicación podría generar caos en la navegación.

Según Villalobos en su artículo para la Nación (2015), En junio de 1905, Einstein había publicado su trabajo "Sobre la electrónica de cuerpos en movimiento" o, si prefiere, "La teoría especial de la relatividad", con sus consecuencias más conocidas: dilatación del tiempo, contracción longitudinal, E=mc y una interpretación correcta del concepto simultaneidad. (parr1)

En los siguientes videos se da una explicación breve, pero muy atinada a una de las consecuencias más bonitas de la teoría de la relatividad en relación con las simultaneidad y dilatación del tiempo.

Como lo destaca Saavedra (1999), mencionado por Castillo (sf) en su artículo Reflexiones sobre el tiempo en la física: Las bases de la Teoría Especial de la Relatividad, llama la atención sobre el hecho de que reconciliar las contradicciones entre las leyes de la mecánica y las del electromagnetismo requiere de un replanteamiento de los conceptos de espacio y tiempo de la mecánica. Einstein, afirmó que el propósito de la mecánica es relacionar eventos que ocurren en diferentes puntos del espacio y en tiempos diferentes, para lo cual las coordenadas espaciales se expresan como funciones del tiempo; sin embargo, advierte que es inevitable tener en cuenta que una descripción matemática de este tipo carece de significado físico si no se tiene claro lo que es el tiempo. (p.20).

Según Castillo (sf): De igual manera es importante señalar dos aspectos fundamentales de la manera como se define el tiempo en la teoría especial de la relatividad; un primer aspecto es que hablar de tiempo implica necesariamente referirse a la simultaneidad de eventos físicos, lo que sitúa al tiempo categorialmente como tiempo físico; y el segundo, es que se habla del tiempo como aquello que miden los relojes, como Einstein mismo lo afirmó: “El tiempo de un suceso es el dado simultáneamente con el suceso por un reloj estacionario ubicado en el lugar del suceso; este reloj debe estar sincronizado con un reloj estacionario especificado. ¡El tiempo es, ni más ni menos, lo que mide un reloj! (p.23).

En cuanto al objetivo de argumentar la importancia de la temática de simultaneidad y dilación del tiempo para el desarrollo de la ciencia actual podemos concluir que, en primera, cuando el dispositivo de navegación conocido como sistema de posicionamiento global (GPS) y desarrollado por el departamento de Defensa de los Estados Unidos, en poco tiempo se extendió su uso civil y hoy prácticamente todos los teléfonos móviles lo incluyen entre sus funciones. Este gadget, que nos permite llegar a cualquier punto del globo terrestre sin preocuparnos de cuán terrible es nuestra orientación, no sería posible sin las ideas enunciada por Einstein. Algo que sin duda se debe destacar es que el elemento clave del trabajo de los GPS es el tiempo. Un receptor de GPS reúne señales muy precisas de distintos satélites, cada uno equipado con un reloj atómico.

Ahora bien, hoy día también se confeccionan sistemas geográficos que permiten ubicar zonas espaciales. El SIG funciona como una base de datos con información geográfica (datos alfanuméricos) que se encuentra asociada por un identificador común a los objetos gráficos de un mapa digital. De esta forma, señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía.

La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión de información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, y facilitando al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma. 

Los siguientes video muestra la funcionalidad del SIG:

  

Igualmente, con respecto a la simultaneidad y dilación del tiempo y tomando en consideración que muchos hombres de ciencia trabajan a diario para entender ciertamente cómo funcionan los fenómenos que lleva acabo, la luz, los relojes y el tiempo, entonces destacamos que el mundo se sigue moviendo y todo con respecto a algo, podemos entonces afirmar que se sigue incursionado en las ideas de Einstein para tratar de entender sus teorías y ponerlas en práctica, si se fija la mirada al futuro puede que se obtengan grandes alcances, entendiendo el tiempo y logrando que ese  entendimiento nos ayude a viajar a grandes velocidades cercanas a la velocidad de la luz, esto haría más interesante la física del movimiento.

Constantemente el ser humano se pregunta acerca del origen de la vida, la existencia de Dios y los fenómenos que observa como el arcoíris, la formación de sistemas de baja y alta presión, los huracanes, ciclones y otros muchos que se siguen investigando. Hoy día la tecnología pone de manifiesto que la mente humana quiere más y más. La teoría propuesta por Einstein abre la imaginación y ha permitido la creación de muchos inventos como el microondas, la cámara digital, el televisor etc y sin duda que todos ellos hacen mas sencilla nuestra vida diaria.

Por lo anterior la Revista online: destaca en su artículo:  “Tu nueva información” que  existen muchas consecuencias que se derivan de la aplicación de los postulados de la teoría de la relatividad: Como lo son:

El microondas que, en 1953, como consecuencia de algunas ideas que Einstein (1879-1955) había manifestado en 1917, se logró el desarrollo del máser, un dispositivo que hace lo mismo que el láser, pero con radiación de microondas en vez de con luz. 

El Televisor: El funcionamiento básico del televisor no sería posible sin la explicación de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico. La teoría de los fotones de Einstein permitió explicar el aspecto más extraño del efecto fotoeléctrico: al iluminar un metal, la luz deposita energía, arranca electrones y da lugar a una corriente eléctrica.
 

La cámara digital: Einstein en su explicación del efecto fotoeléctrico, desarrollada en un artículo de 1905, planteó que la luz presenta un comportamiento tanto de ondas, como lo dice la teoría física clásica, como de partículas o bien llamados fotones. Se convirtió, así en uno de los fundadores de la mecánica cuántica. 

Podría entonces afirmarse que las imágenes si se mueven en el espacio tiempo, puesto que son acumuladas o digitadas en un computador y luego se transmiten vía satélite a otros puntos del planeta, se pueden realizar video llamadas que relacionan el espacio-tiempo de dos o mas personas en un mismo momento.

Las puertas automáticas: en ellas, el cuerpo de la persona que ingresa interrumpe un haz de luz que, normalmente, incide sobre una célula fotoeléctrica. En el caso de los ascensores, esa interrupción corta la corriente eléctrica del motor que cierra las puertas, deteniendo el cierre.

El alcoholímetro: el alcohol exhalado por una persona reacciona en el alcoholímetro con un gas que lo colorea (mayor alcohol, mayor intensidad del color). Ese color se traduce en el índice de alcoholemia mediante una célula fotoeléctrica.

Los anteriores descubrimientos dejan de manera concreta la idea de que la luz estudiada por Einstein y todas las hipótesis o planteamientos que se hizo al plantear sus resoluciones hoy día tienen gran repercusión en la vida cotidiana.

El video muestra el funcionamiento del televisor:

El video muestra el funcionamiento de la cámara digital:

Según la revista Starviewerteam.com (2018): Los últimos hallazgos científicos, muestran que la gravedad interactúa con el espacio-tiempo, tal y como Albert Einstein sugería. La cuestión reviste especial interés, ya que este hecho explicaría toda la lógica de la teoría de “superwave” formulada por astrofísicos de la talla del Dr. Paul Laviolette, en la línea de la Radiofrecuencia Cuántica Diferencial. La interacción de la Gravedad con las ondas fase y las líneas del Tiempo, trazaría escenarios en los que a nivel subcuántico, se modificaría el espacio-tiempo. De acuerdo con el modelo propuesto esta vez por Francis Everitt, Investigador principal de la misión Gravity Probe B, de la Universidad de Stanford, el espacio-tiempo que rodea la Tierra está distorsionado tal y como Albert Einstein predijo. (parr.1)

La siguiente imagen destaca y compara a Pablo Picasso y Alberth Einstein en cuando a la búsqueda de la cuarta dimensión en un sistema. Cómo vemos en muchas áreas como el arte, la psicología y otras se vinculan con los hallazgos hechos por Einstein en sus ideas y propuestas.