Teoria de la relatividad- Los relojes atómicos y la "dilatacion del tiempo"

Nos preguntamos sobre la validez de los resultados obtenidos utilizando relojes atómicos, al intentar contrastar la idea de la "Dilatación del Tiempo"

Tal como intentaremos demostrar, la idea de la "dilatación del tiempo" es una utopía que aparece por una mala interpretación de un "experimento mental"

Sin embargo, los experimentos físicos realizados con gran precisión, mediante relojes atómicos, se interpretan como la ocurrencia de tal falacia… ¿En que nos equivocamos?… ¿Sirven estos experimentos físicos para corroborar la idea de la "dilatación del tiempo?…

Dos aspectos a considerar

Para demostrar la invalidez del concepto de la ·dilatación del tiempo" nuestro estudio constará de dos partes.

En primer lugar demostraremos que una mala interpretación del propio "experimento mental" utilizado, conduce a la referida falacia.

En segundo lugar demostraremos una mala interpretación del resultado obtenido en la comprobación de este fenómeno, mediante relojes atómicos, conduce a admitir la referida falacia.

Hacemos resaltar la palabra INTERPRETACION.

NORMATIVA QUE UTILIZAREMOS

En nuestra exposición utilizaremos alguno de los Ensayos del mismo autor, que se editaron tiempo atrás a través de la plataforma: "Monografías.Com". Se ampliaran estos temas añadiendo nuevas aportaciones.

Para entrar en los citados textos se darán los correspondientes enlaces.

El presente estudio sirve como aglutinador de varias ideas
que aparecieron en los mencionados Ensayos y que, recogidas como una sola unidad,
nos conducen al tema que queremos exponer.

Experimento mental que analizaremos

En el presente Ensayo nos dedicaremos a analizar uno de los tres "Experimentos Mentales" que se describen en los libros: "Sobre la teoría de la relatividad especial y general" de A. Einstein y también en el libro de A. Einstein y Leopold Infeld "La evolución de la física".

El experimento mental que tomaremos para comentar lo identificaremos como: el de la "Dilatación del Tiempo" llamado también el del Vagón de Tren o del Espejo.

EL EXPERIMENTO MENTAL PROPUESTO EN EL PLANTEAMIENTO DE LA "DILATACION DEL TIEMPO"

Este experimento mental, llamado del "vagón de tren" o también del ·espejo", se ha pretendido utilizarlo como un argumento a favor de la falacia de la "dilatación del tiempo". En el presente Ensayo pretendemos señalar y poner de manifiesto las malas interpretaciones que conducen a admitir la referida falacia.

En este experimento sacaremos la información de nuestro ensayo titulado:

Teoría de la relatividad y la falacia de la "dilatación del tiempo" (Publicado 24-4-2014)

(Enlace: http://bit.ly/1vIBBPB

Detallamos a continuación los títulos de los párrafos a leer, que están relacionados con este experimento

• Conceptos básicos

• Dedicado al lector no iniciado en el tema que
  nos ocupa

• ¿Qué se entiende por un ·Experimento Mental?

• El experimento mental del "Vagón de tren"

En donde se explica y se detalla con dibujos
en qué consiste este planteamiento teórico

El concepto: SITUACION

En el espacio absoluto no existen direcciones predeterminadas. Entre dos puntos del espacio daremos su POSICION relativa de uno respecto al otro. Definiremos como la SITUACION de un Evento cuando demos su POSICION respecto a un punto y el momento en que esto ocurre

Tiempo del recorrido de la imagen del fenómeno físico

En este punto NO utilizaremos la llamada al Enlace que dimos, sino que damos aquí directamente la información sobre este tema:

Si queremos obtener la relación que pueda existir entre el tiempo de observación del rayo (ida y vuelta) entre el que registrará el operario (O1), situado dentro del vagón, y el que registrará el observador fijo (O2), situado en el suelo, nos apoyaremos en las dos siguientes figuras:

La figura 1 representa la situación en que el operario que va viajando encima del vagón lanza el rayo de luz. La condición que cumple el vagón es la de desplazarse con movimiento uniforme y rectilíneo. O sea, se trata de un Sistema de Referencia Inercial. Esta situación es equivalente, y así lo pretende ilustrar el dibujo, a si consideramos que el vagón no se mueve. (Recuerde lo que se explica en "Conceptos Básicos del anteriormente citado Ensayo, sobre el "primer principio de la relatividad" o del "Principio de Relatividad de Galileo)

La variable "d" indica la distancia del suelo al techo del vagón. La variable (c) es la velocidad de la luz.

Es evidente que con estos datos el tiempo de ida y vuelta del rayo, obtenido dentro del vagón, o en su equivalente, con el vagón parado (tp) se calcula mediante: (tp) = (2 d) / c.

La figura 2 la tomaremos como modelo matemático para ejecutar los cálculos que a continuación vamos a realizar. Tenemos dibujado un triángulo rectángulo sobre el que aplicaremos el teorema de Pitágoras.

La hipotenusa de este triángulo representa el tramo ascendente del rayo; solo el tramo ascendente. Por lo tanto solo representa la mitad del recorrido total. El recorrido total sería la ida y vuelta del rayo. La variable (tr) significa el Tiempo de Recorrido

La variable (td) dibujada en la base del triángulo debe interpretarse como el Tiempo de Desplazamiento del vagón de tren a una velocidad (v).

Es evidente que en cualquier punto en que nos situemos entre el inicio y la finalización de la observación del rayo, el tiempo que se estaría cronometrando debería ser siempre igual entre los dos recorridos: sobre la base del triangulo y sobre su hipotenusa. O sea, siempre debe ocurrir que:

(td) = (tr).

Atendiendo a esta igualdad, en el desarrollo matemático que realizaremos seguidamente, es indiferente utilizar la variable (tr) o la variable (td). Utilizaremos la variable (td). O sea, en donde tendríamos que haber incorporado la variable (tr) la habremos sustituido por la variable (td)

De acuerdo con lo expuesto hacemos el siguiente planteamiento:

Al valor (L) se le conoce como FACTOR DE LORENTZ.

De su expresión matemática podemos deducir que el valor del Factor de Lorentz es siempre mayor que la unidad: L > 1 (Ver la Nota final)

Como hemos encontrado que:

td = (L) . tp

y como (L) > 1 se deduce que :

td > tp

Observando la Figura 1 y Figura 2 dibujadas anteriormente, podemos expresar que:

El tiempo del recorrido del rayo de luz (tp) observado por
el operario que va encima del vagón, el que ha disparado el rayo, es
menor que el tiempo (td) que computa un observador situado fijo en el inicio
del recorrido del vagón y que ha observado el inicio y el final del trayecto
del rayo

Esta es la idea con la que debemos quedarnos ya que con ella
se pretende justificar la FALACIA de la "dilatación del
tiempo". Con el empleo de este experimento mental que exponen los tratados
sobre el tema: ¿alguien puede afirmar que es el tiempo el que se dilata?…

(NOTA: Si queremos documentar la afirmación
de que T2>T1, podemos seguir los siguientes pasos: Observe que (c2) (velocidad
de la luz = 300.000 Km / segundo) será siempre muchísimo más
grande que la velocidad (v2) del vagón y, por lo tanto, su cociente tendrá
un valor muy inferior al valor uno. Al restarle a "1" el valor de
este cociente obtenemos una cifra menor que la unidad. En consecuencia el valor
que se obtendrá dentro del signo del radical será una cifra decimal,
muy cercano a uno. En la expresión de (L) al dividir "1" por
un valor decimal inferior a uno obtendremos siempre un valor mayor que uno,
por lo que (T2) equivale a (L) veces (T1).)

Génesis de una utopía. Una interpretación errónea del experimento mental

Mediante un planteamiento matemático, realizado en el párrafo anterior acabamos de encontrar la siguiente relación

td = (L) . tp

y de esta expresión, teniendo en cuenta que

(L) > 1

justificábamos que:

td > tp

En la interpretación de esta desigualdad matemática es en donde se produce el gazapo que conduce a admitir la utopía de la "dilatación del tiempo".

La primera duda que nosotros tenemos es la siguiente: Si habíamos dicho que teníamos que operar con movimientos SINCRONIZADOS, de tal forma que el tiempo del recorrido del rayo en cualquier momento debe ser el mismo, mírese desde donde se mire, o sea que deben considerarse movimientos SIMULTANEOS, nos preguntamos: ¿cómo es que no ocurre la igualdad (td ) = (tp ) ? ¿Por qué interviene el Factor de Lorentz (L)?…y aquí es en donde aparece la confusión.

La idea que debemos interpretar es que se trata de la expresión de una EQUIVALENCIA de observaciones entre dos tipos de tiempo diferentes. No se trata de calcular el valor de la TRANSFORMACION de un tipo de tiempo en otro. Por lo que en vez de utilizar el signo matemático de la igualdad debemos utilizar el signo matemático de equivalencia:

td ˜ (L) . tp

A esta expresión debemos darle el enfoque de que es una EQUIVALENCIA en el resultado de dos TIPOS DIFERENTES de tiempos, observada por una persona que contempla, como si fuese un experimento real, el "experimento mental" del vagón de tren.

(NOTA: Podríamos llamarle: de IGUALDAD DE GENEROS, al considerar dos tipos diferentes de TIEMPO)

Esta persona valora cada uno de los dos tiempos utilizando la anterior expresión. De aquí saldrá el criterio de comparación. Podemos interpretarlo como si fuésemos nosotros mismos que nos estamos recreando al contemplar como si fuese un experimento real lo que fue creado en la mente de otras personas, o sea, los diseñadores del "juguete " llamado experimento mental.

La siguiente figura pretende representar lo que estamos diciendo.

Aparece el "tercer ojo", el nuestro, que es el que nos permite observar las dos actuaciones: el del operario (O1) y el del operario (O2). Con esta observación, "fuera del juego" podemos apreciar que el tiempo NO SE DILATA. Valoramos el tiempo en dos circunstancias concurrentes pero diferentes.

Ahora el observador del fenómeno "real" somos nosotros y por esto a los dos otros personajes les denominamos como "operarios"

La idea errónea de TRANSFORMACIÓN de tiempos y no precisamente la de EQUIVALENCIA de observación de tiempos es la que prevalece en los tratados sobre el tema que nos ocupa y es la que conduce a soñar con utopías.

Para completar el tema de la dilatación del tiempo aconsejamos al lector que lea nuestro Ensayo: Teoría de la relatividad especial.- Sus interpretaciones erróneas (Publicado 6 junio de 2016) En especial observe la figura del párrafo titulado: "Un solo fenómeno físico"

(Enlace: http://bit.ly/2dcr8ev

Para centrar ideas, debemos informar que hasta aquí se termina el tema del experimento mental del "vagón de tren" o, quizás mejor dicho, el cómo una mala interpretación de este experimento mental, conduce a la referida falacia.

Transmisión de información. Sistemas (GPS)

Se trata ahora de estudiar el cómo se traslada la información de un Evento ocurrido en una determinada Situación del espacio sideral, a otra Situación de este espacio.

La siguiente figura pretende ser una representación de la anterior afirmación.

En una determinada SITUACION del espacio sideral a aparecido
un determinado Evento (E). El entono en que se ha producido lo identificamos
como un Sistema de Referencia Fijo (SRF)

Este (E) ha tenido una determinada duración (tp). La observación de este Evento se realiza desde el punto (F) contenido en el entorno de un Sistema de Referencia Móvil (SRM) respecto al referido (SRF)

El observador situado en (F) tardara un tiempo (tr), tiempo de recorrido, en visualizar la ocurrencia del evento (E).

Al igual a como procedimos en el experimento mental del "vagón de tren" en que buscamos la rerlación existente entre el tiempo propio del fenomeno (evemto o proceso) (tp) y el tiempo de desplazamiento (td) del vagón, ahora nos interesara encontrar la relación entre el (tP) y el tiempo del recorrido (tr) de la INFORMACIÓN

En este caso impomdremos la Simultaneidad y. en consecuencia, la igualdad de valores:

(td) = (tr) por lo que realizaremos los siguientes cálculos:

La correcta interpretación de la respuesta dada por los relojes atómicos al fenómeno físico del alargamiento del tiempo

Así como hasta ahora hemos hablado de la correcta INTERPRETACION del resultado obtenido en el planteamiento de del experimento mental del "vagón de tren", ahora nos toca hablar de la correcta INTER`RETACIÓN de la respuesta obtenida al realizar comprobaciones utilizando relojes atómicos.

Quede entendido que no dudamos de la validez de los datos obtenidos. Lo que dudamos es de la validez de su interpretación, que nos lleva a admitir la falacia de la "dilatación del tiempo" Debenos razonar de la siguiente manera:

En el "EXPERIMENTO MENTAL"

propuesto se comete un error de interpretación
y traspasamos este error de interpretación
al trasladarlo en un EXPERIMENTO FISICO,
realizado usando relojes atómicos.

Si ya partimos de un error de interpretación del experimento mental en que nos apoyamos, la interpretación de las respuestas obtenidas al aplicar una prueba de verificación, estarán contaminadas. No se trata de que los relojes atómicos sean una herramienta defectuosa para medir lo que nos proponemos. Quizás nos indican lo que no queremos interpretar…

La utilización de relojes atómicos no hace más que detectar la diferencia de tiempos

(tr) – (tp) que debe existir entre las dos plataformas de
observación (SRM) y (SRF). Nada de ·dilatación del tiempo"

Para terminar este tema sugerimos al lector que lea los párrafos
titulados:

• La falacia de la diferencia de tiempos en los relojes con movimientos relativos entre ellos. (Párrafo 19)

• La transformación del recorrido de la imagen (Párrafo 21)

del Ensayo Teoría de la relatividad y la falacia de la dilatación del tiempo

(Enlace: http://bit.ly/1vIBBPB

Tambien sugerimos la lectura del ensayo

Teoria de la relatividad especial.- Sus interpretaciones erróneas (Publicado 6 junio de 2016)

(Enlace: http://bit.ly/2dcr8ev)

Las fórmulas de las transformaciones de Lorentz

Si queríamos justificar la razón de la diferencia (infinitesimal) que denotan los relojes atómicos situados en un Sistema de Referencia Inercial y, además, justificar que la respuesta obtenida NO se debe al concepto de "dilatación" del tiempo, creemos que lo habremos conseguido. Podríamos terminar aquí nuestro Ensayo.

No obstante creemos útil añadir el tema de las fórmulas de las "Transformaciones de Lorentz"

para intentar disipar alguna duda que pueda tener el lector.

Aunque veremos que aparecerá el concepto del Factor de Lorentz (L), es necesario que tengamos claro siguiente distinción:

Hasta ahora hemos estudiado la observación de un EVENTO
desde un (SRM) que ha ocurrido en un (SRF). En este estudio hemos justificado
el DESFASE de tiempos que se produce y no precisamente porque se alargue el
tiempo del Evento. Simplemente, el tiempo del recorrido (tr) de la VISION del
Evento es más largo que el TIEMPO PROPIO (tp) del Evento

Ahora analizaremos la cuantificación, desde un (SRM), que debe darse a las variables tiempo (t) y espacio (e) de una determinada LEY FÍSICA que rige en un determinado FENÓMENO que se da en un (SRF).

Quizás esta definición quede más clara cuando leamos en el Ensayo:

Teoría de la relatividad y la falacia de la "dilatación del tiempo"

sus párrafos del 11 al 15 En ellos encontrará:

• En qué consisten las formulas de las Transformaciones de Lorentz

• Un poco de historia

• Un planteamiento matemático que el autor del Ensayo propone para deducir y llegar a obtener las referidas fórmulas.

(Enlace: http://bit.ly/1vIBBPB

Si el lector quiere profundizar más en el tema de las fórmulas de las Transformaciones de Lorentz, pude leer el Ensayo del mismo autor:

Teoría de la relatividad.- El Factor de Lorentz y lo que nos dicen las Fórmulas de Transformación. (Publicado 17 Enero 2017)

(Enlace: http://bit.ly/2kpcR1)) C )

En este Ensayo el autor para llegar a construir las fórmulas, analiza las funciones que realizan las variables que componen las mismas.

O sea, si antes habíamos dicho "deducir las expresiones de las mismas", ahora decimos que deducimos el cometido de sus variables observando las expresiones de dichas fórmulas.

Otros Ensayos publicados del mismo autor:

Teoría de la relatividad. Falacias y utopías

(Publicado 5-10-2011)

Enlace http://bit.ly/2gOaJuh

Teoría de la Relatividad.- Dudas sobre la Teoría General.- Dudas sobre el Principio de Equivalencia (Publicado 31-3-2017)

Enlace http://bit.ly/2pdqik0

Teoría de la relatividad.- Un planteamiento incorrecto en la obtención de la fórmula

E = m c2 (Publicado 16-3-2016)

Enlace http://bit.ly/2eIYyzG

Autor:

Enrique Martínez Viladesau