Simultaneidad

Decimos que dos sucesos son simultáneos cuando suceden en el mismo instante. Si cuando comienza una película las manecillas del reloj marcan las siete, podemos asegurar que la película empezó a las siete en punto. Pero eso no se puede asegurar cuando dos sucesos ocurren en lugares diferentes, porque la simultaneidad es un concepto relativo que depende de donde se sitúe el observador.


Vamos a intentar explicarlo de una manera gráfica. Para situar un suceso en el espacio-tiempo se utilizan las coordenadas de Minkowski, que son las que se representan el la figura1. Su uso es muy sencillo: En el eje horizontal se representa dónde está algo en el espacio y en el eje vertical cómo evoluciona con el tiempo. Para que los dos ejes se puedan graduar en las mismas unidades, el horizontal se gradúa en metros y el vertical en unidades de ct, que también son metros siendo c la velocidad de la luz y t el tiempo.

                                           FIGURA 1                           

Si una persona está quieta en el punto A, su posición en el espacio será siempre la misma, aunque vaya transcurriendo el tiempo. Por lo tanto, su línea de mundo (que así se llama a su trayectoria) será la línea vertical azul. Si se pone en movimiento su línea de mundo será la línea azul inclinada, que va cambiando de posición a medida que avanza el tiempo. Un rayo de luz hacia adelante o hacia atrás se desplazará como las líneas amarillas, formando un ángulo de 45º con el eje horizontal, pues en ellas cualquier intervalo de espacio x es igual al intervalo correspondiente en el eje del tiempo, puesto que siendo c la velocidad de la luz, ct=x. Como nada se puede mover a mayor velocidad que la de la luz, la línea inclinada azul nunca alcanzará la posición de la amarilla que hay a su derecha.

Supongamos ahora que tenemos tres personas, A, B y C que están quietas y equidistantes como se indica en la figura 2, y que desde A lanzamos sendos rayos de luz hacia las otras dos. Como se ve en la figura, ambos rayos llegan simultáneamente a B y C, puesto que lo hacen en el mismo instante, punto D de la escala de tiempo.

                                          FIGURA 2

Si A, B y C se estuvieran moviendo, como se indica en la figura 3, para el sistema de referencia de esa figura ambos rayos no llegan a su destino de manera simultánea, pues uno llega en el instante correspondiente al punto E y otro en el instante correspondiente al punto F.   

Sin embargo, si este mismo suceso, definido por las líneas azules y amarillas, en vez de verlo desde los ejes ct-x de la figura 3 lo vemos desde los ejes CT-X de la figura 4, los dos rayos de luz alcanzan a B y C de forma simultánea, porque tienen lugar en el mismo instante, que es el punto G del eje de tiempos.

Por lo tanto, la afirmación de que dos sucesos son simultáneos no puede hacerse de manera absoluta, pues se trata de algo relativo, es decir, que depende de la posición del observador, reflejada aquí por los ejes de referencia.

Siendo muchas y buenas las explicaciones que se dan en relatividad especial para explicar estos fenómenos, conviene aclarar que los físicos no van por ahí haciendo fotografías de trenes y andenes, sino que trabajan con sistemas como los de estas figuras, que pueden transformarse unos en otros. Sin embargo estas transformaciones no pueden ser caprichosas, porque las leyes de la física, en sí mismas, tienen que ser independientes del sistema de referencia. Así, por ejemplo, al cambiar de unos ejes a otros, pueden cambiar las coordenadas y las componentes de un vector, pero, si ese vector representa una fuerza, su módulo, el valor de la fuerza, tendrá que ser siempre el mismo con independencia de los ejes que consideremos. En el caso de la simultaneidad, dos sucesos acaecerán como tengan que acaecer, pero nosotros los veremos como simultáneos o no según dónde nos situemos.

 

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