Simultaneidad y Coincidencia Espacial

Han Erim

7 de mayo de 2012

SIMULTANEIDAD Y COINCIDENCIA ESPACIAL

En la Ley de Alice, el tema de la simultaneidad se resolvió desde el principio. Porque (c+v)(c−v) es lo primero que muestra la matemática sobre cómo ocurre la simultaneidad. Sin embargo, años después, con la incorporación de los temas "Imagen y Fuente" y "Efecto Doppler" a la Ley de Alice, el concepto de simultaneidad se desarrolló aún más. 

La simultaneidad es realmente un tema muy importante. Porque la definición de estar en un lugar determinado en un momento determinado está incluida en el concepto de simultaneidad. La sincronización de relojes entre sí también está estrechamente relacionada con este tema. Cuando la diferencia de velocidad entre sistemas de referencia es muy grande, la simultaneidad se convierte en un tema serio que hay que conocer. Porque es de vital importancia para muchas aplicaciones prácticas. Por otro lado, existe también el tema de la coincidencia espacial (utilizo este término para referirme a que los sistemas de referencia comparten una misma posición), el cual es tan importante como la simultaneidad y también lo abordaré aquí.

Figura 1, Veamos una vez más cómo se forma la interacción electromagnética. En la animación, podemos controlar las velocidades tanto del observador como de la fuente de luz. Como vimos anteriormente, cuando ambos marcos (frames) se mueven uno respecto al otro, la distribución de las señales provenientes de la lámpara sobre el campo cambia. Este cambio de distribución es una prioridad fundamental en la comprensión de la interacción electromagnética. Cuando las ondas electromagnéticas se distribuyen de forma diferente sobre el campo, esto provoca ciertos efectos que denominamos efectos de relatividad. Eso es lo que se entiende por relatividad. 

La simultaneidad está directamente relacionada con la forma en que las ondas electromagnéticas se distribuyen sobre el campo. Además, el hecho de que la velocidad de las ondas electromagnéticas sea constante en función del medio por el que viajan (c: velocidad de la luz) define los principios generales de la simultaneidad.

Figura 2

Como se observa en la animación, hay tres marcos diferentes. En el lado derecho hay una estación de señales. La estación emite señales a intervalos regulares. Mientras las señales se dirigen a sus marcos objetivos, lo hacen a través de los campos pertenecientes a esos marcos, de acuerdo con el mecanismo de funcionamiento de la interacción electromagnética. Ya habíamos visto que en los marcos en movimiento los intervalos de las señales varían. Por lo tanto, los intervalos de las señales recibidas por cada uno de los tres marcos serán diferentes entre sí.

Los intervalos de las señales que se dirigen a la ciudad, que se encuentra en reposo con respecto a la estación, no cambiarán. 
Para un avión que se aproxima a la estación, los intervalos de señal serán más cortos de lo normal, y para uno que se aleja, serán más largos.

Imaginemos ahora que en lugar de una estación de señales, hay una estación de televisión. Como los tres marcos verán la emisión de TV en función de las señales que les lleguen, la velocidad del flujo de transmisión será diferente para cada uno de ellos, lo cual veremos en breve. 

Figura 3, LAS MATEMÁTICAS DE LA SIMULTANEIDAD

Aquí vemos cómo varía la velocidad de percepción. 

Dado que la velocidad de percepción está determinada por los intervalos de las señales, podemos calcular cómo cambia midiendo el tiempo entre dos señales consecutivas. Para estos cálculos usamos la matemática de (c+v)(c−v), como lo muestra el gráfico.

Si los marcos se acercan entre sí, las señales en el campo se vuelven más frecuentes, lo que aumenta la velocidad de percepción. 

Si los marcos se alejan entre sí, los intervalos de señal se amplían, y como resultado, la velocidad de percepción disminuye. 

flash4

Figura 4, En las siguientes animaciones usaremos este televisor. Pulsa el botón "Start" para encenderlo. En el televisor se presenta un programa de noticias. Cada noticia se muestra en tres partes iguales en duración: Inicio de la noticia (presentador frente al tema) Parte central (el tema) Final de la noticia (el tema desaparece de la imagen)

Figura 5, Ahora imaginemos que los tres marcos están viendo este programa de noticias en el televisor.

La velocidad del flujo de la emisión será diferente en cada uno de los marcos.
Para quienes están en la ciudad, la emisión seguirá a una velocidad normal.
En el avión que se aproxima a la estación de TV, la transmisión será más rápida de lo normal,
mientras que en el que se aleja, será más lenta.

Aquí quiero mostrar dos reglas sobre la simultaneidad.

Pulsamos el botón de la Regla 1. Como se puede ver, los tres marcos están a igual distancia de la estación de TV. Sin embargo, si observamos con atención, veremos que cada uno muestra un cuadro diferente en su televisor.

Pulsamos el botón de la Regla 2. Aquí, los tres marcos muestran el mismo cuadro. Pero vemos que las distancias desde cada uno a la estación son diferentes. 

A partir de esto, podemos definir una regla importante sobre la simultaneidad:
Si marcos en movimiento relativo están a la misma distancia del lugar de un evento, verán diferentes momentos de la imagen del evento. Inversamente, si ven la misma imagen, estarán a diferentes distancias del evento. 

Figura 6, Aquí vemos también el efecto del movimiento sobre nuestra velocidad de percepción. Aunque la transmisión de televisión comenzó al mismo tiempo para los tres marcos, la velocidad del flujo de la emisión fue diferente para cada uno de ellos. 

Para observar el evento que ocurre, pulsemos el botón de la Regla 3.

Podemos definir aquí otra regla sobre la simultaneidad: los marcos que se mueven entre sí verán que el mismo evento ocurre a diferentes velocidades. 

Figura 7, Ahora miren qué fenómeno tan interesante voy a mostrarles. En la animación, hay naves espaciales acercándose y alejándose de la Tierra. Si ustedes fueran pasajeros en esas naves y miraran hacia la Tierra, verían que gira a una velocidad diferente. 

Para los pasajeros de la nave que se aleja de la Tierra, esta girará más lentamente de lo normal; para los que se acercan, más rápidamente.

Hemos llamado al objeto mismo “Fuente” (Pınar) y a su imagen “Fantasma” (Hayalet). Por supuesto, lo que los pasajeros ven no es la Fuente de la Tierra, sino su Fantasma. Debido al efecto relativista, los pasajeros ven girar al Fantasma a diferentes velocidades según su dirección. La velocidad de rotación de la Fuente de la Tierra, por supuesto, no cambia. Los pasajeros también observan una deformación en las longitudes sobre la Tierra, pero no la incluimos en la animación.

Este tipo de información es muy importante. Cuando se observa un cuerpo celeste desde lejos, sólo se puede calcular su verdadera velocidad de rotación mediante un proceso inverso desde el Fantasma hacia la Fuente. Para velocidades bajas, estos detalles pueden no ser importantes, pero a medida que aumenta la diferencia de velocidad entre los sistemas de referencia, se vuelven cada vez más críticos. Por ejemplo, si deseas mapear la Tierra con precisión de centímetros mediante satélites, tienes que tener en cuenta los efectos del Fantasma y la Fuente.

Figura 8, Simultaneidad entre Fantasmas y Fuentes

También es importante según qué se define la simultaneidad. A menudo, la simultaneidad entre Fuentes es más significativa. Porque son las Fuentes las que participan en los fenómenos físicos: colisionan, reaccionan químicamente, ejercen fuerza gravitacional. Sin embargo, como se explicó antes, las Fuentes de los cuerpos no son visibles.

En esta animación, una estación de TV está transmitiendo y dos televisores en la ciudad reciben la señal. Como ambos televisores están a igual distancia de la estación, muestran la misma imagen. Por lo tanto, podemos decir que las Fuentes de ambos televisores son simultáneas. 

Pero un observador mirando los televisores desde la izquierda verá diferentes fotogramas en cada uno. Según este observador, los Fantasmas de los televisores no son simultáneos. 

En esta animación no se ha incluido movimiento. Si lo hubiera, también habría que considerarlo. 

Figura 9, Estar en la misma coordenada

Imaginemos a dos observadores acercándose el uno al otro y mirando una bandera. (Imaginen que las dos banderas rojas son una sola). Presten atención a dónde ven la bandera en el momento en que se alinean. Aunque los observadores comparten la misma posición, la bandera aparece a diferente distancia para cada uno. 

Por supuesto, cuando están alineados, la Fuente de la bandera está a igual distancia para ambos. Pero uno vive en el espacio que percibe. La interpretación del entorno depende de lo que se ve. Por lo tanto, el lugar donde ven la bandera es su propia realidad virtual. Para ellos, la bandera está donde la ven.

Figura 10, Ver a la misma distancia

Aquí vemos una versión diferente de la animación anterior. Los observadores se acercan una vez más. Cuando se alinean, la Fuente de la bandera está a la misma distancia de ambos. En ese momento, consideramos las señales emitidas por la bandera. Cuando las señales llegan a los observadores, la distancia percibida de la bandera es igual para ambos. Pero lo que ven es el Fantasma de la bandera. En ese momento, la Fuente está a diferente distancia para cada uno. También notamos que en el instante de la visión, no comparten las mismas coordenadas.

Sobre la simultaneidad

La verdad es que sin conocer el concepto de campo, y sin entender que la luz viaja a través de estos campos, no es posible comprender la interacción electromagnética, los efectos relativistas ni la física en general.

Aquí vimos qué significa la simultaneidad, cómo debe entenderse, cómo varía nuestra velocidad de percepción y cómo calcularla. Les recomiendo que aprendan pronto la Teoría de la Relatividad de la Ley de Alice. Protéjanse de la desinformación y, si ya están mal informados, límpiense de ella cuanto antes. La Ley de Alice es actualmente la única fuente en el mundo que muestra la verdad. Ningún físico, ninguna universidad sabe hoy lo que ustedes están viendo y aprendiendo aquí. Qué triste. Cuando me pregunto qué saben los físicos, me cuesta encontrar una respuesta.

Lo que explico aquí en realidad es conocimiento de cultura general. Es información que puede ser comprendida fácilmente por quienes tienen interés o amor por la física. De hecho, suelo hablar de este tipo de cosas. Espero que hayan disfrutado esta sección.