rdomenech31 escribió:
Nada nos impediría tomar la piedra como sistema de referencia, es decir, considerarla en reposo y considerar que el tren se está moviendo hacia arriba con respecto a ella y que el andén se está moviendo hacia arriba y hacia atrás con respecto a ella (en un movimiento parabólico "invertido", por así decir). Supongo que si Einstein no lo hace será porque para el ejemplo en cuestión no le interesa tomar como sistema de referencia a la piedra.
Es curioso porque, de hecho esa observación, que esencialmente destaca la
relatividad del movimiento en física también implicaría una complicación en el análisis del movimiento que no haría nada por la claridad de los principios que establece.
Es decir, que es totalmente válido considerarlo ahora, pero pienso que allí no se considera sencillamente porque se complicaría el análisis innecesariamente, por ejemplo:
Si la piedra es el punto de referencia en reposo, tendríamos que describir el tren que aparentemente se mueve 'verticalmente' a una velocidad
v y el andén, que se mueve en una trayectoria parabólica 'invertida' (
-v desde la perspectiva de la piedra), mediante ecuaciones más complejas para describir su movimiento (desde la perspectiva de la piedra). Eso podemos hacerlo ahora como ejercicio, entonces se buscaba establecer esto.
Por ejemplo, para el andén, que se mueve hacia arriba y hacia atrás con respecto a la piedra, necesitaríamos describir su movimiento usando ecuaciones de un movimiento parabólico invertido, como
y=-½gt2 para la dirección vertical y
x=vxt para la horizontal, donde
g es la aceleración de la gravedad y
vx la velocidad horizontal del andén respecto a la piedra.
Supongo que es lo elegante de su exposición: la sencillez de su generalidad.
Nolano escribió:
¿no habrá también un sistema de coordenadas propio de ese "fotón"?
Sí, podríamos conceptualizarlo (porque sería una cuestión creo más conceptual que práctica, ya que me parece que no tiene sentido asignar a un fotón un marco de referencia) pero no sería, según la relatividad especial, un marco privilegiado (incluso para partículas que se mueven a
c).
Resumidamente, es como menciona rdomenech31 aquí:
Desde la perspectiva de un fotón el tiempo no pasa y las distancias se contraen a 0. Alguien que viajara a velocidad de la luz no experimentaría nada, para él no pasaría el tiempo. Por eso no podemos tomar un fotón como sistema de referencia. Desde su perspectiva no tiene sentido pensar en algo moviéndose. Desde su perspectiva no hay tiempo ni distancias, nada está sucediendo.
Podemos hacer la extrapolación conceptual, pero no tiene sentido, por no tener realidad física, poder tomar un fotón como sistema de referencia, básicamente porque no le es posible a un objeto con masa alcanzar
c. La conceptualización de la 'perspectiva' de un fotón es un recurso, de hecho, divulgativo.
O sea, que no le encuentro mucho sentido a usar la transformación de Lorentz para relacionar los sistemas de coordenadas K y K' (en cada uno de los cuales hay un observador provisto de regla y reloj), como hace Einstein, cuando sería seguramente más fácil relacionar los diferentes sistemas de coordenadas K, K', K", etc. por referencia a un sistema de coordenadas de referencia K0 dentro del cual se mueve la luz, que consideraríamos "absolutamente en reposo".
De hecho cuando Einstein escribe:
"En este ejemplo se ve claramente que en rigor no existe una trayectoria (es decir, una curva a lo largo de la cual se mueve el cuerpo), sino solo una trayectoria con relación a un cuerpo de referencia determinado".
Lo que está indicando, y lo que se sienta en la relatividad especial, es que no hay 'trayectorias absolutas' o privilegiadas, sino relativas a un sistema de referencia. Considerar
K0, como marco privilegiado, enfrentaría serios problemas, sencillamente porque sigue efectivamente estando en un
movimiento relativo, o habría que mostrar que no lo está y que efectivamente está en reposo absoluto (lo que es insalvable o, en su defecto, justificar porqué su marco de referencia es especial respecto al resto en el sistema, y el fotón no creo que sea el mejor ejemplo para ilustrar cómo el tiempo y el espacio pudieran ser absolutos por el límite en las transformaciones de Lorentz).
La velocidad constante de la luz para todos los observadores es un postulado central que conduce a la noción de que las medidas de tiempo y espacio son relativas y dependen del estado de movimiento del observador (y los fotones no parecen ser una excepción, aunque no puedan por su velocidad constante ser considerados marcos de referencia para objetos que se mueven por debajo de
c.
La esencia de las transformaciones de Lorentz,
t' = γ(t - vx/c2) y
x' = γ(x - vt), donde γ = 1/√(1 - v
2/c
2) es precisamente entender cómo las medidas de tiempo y espacio varían entre observadores en movimiento relativo sin recurrir a ningún sistema central ('en reposo'). Esto nos lleva a recordar que el mero hecho de que no hay reposo absoluto, ni tiempo ni espacio absoluto, y volviendo a que las leyes físicas se presuponen las mismas para describir el movimiento para todos los observadores desde todos los marcos de referencia inerciales no tiene lugar privilegiar (idealizar, en cierto modo) un marco de referencia.
Es que todo eso es sumamente intrigante. Si algo (por ejemplo, la luz) se mueve a cierta velocidad, evidentemente tiene que haber algún móvil, algo que efectivamente se mueva. Si no, ¿qué sentido tiene hablar de velocidad, si no hay nada que se mueva? Claro que entonces Einstein se enfrentaría a un problema insoluble: si la velocidad de la luz es constante respecto de cualquier sistema de coordenadas, K y K', sea cual sea la velocidad a la que este se mueve, ¿no tendríamos que concluir, si tomamos como referencia el sistema de coordenadas K
Quizá por eso Einstein se monta su teatrillo de observadores viajeros por el espacio a velocidades distintas (lo veremos al comentar lo que dice Latour) provistos de reglas y relojes e informando al centro de operaciones donde está Einstein recibiendo los informes de los viajeros. ¿Y exactamente dónde se encuentra Einstein, en qué sistema de coordenadas?
Este aspecto también afecta a Feyerabend, y por eso lo traigo también aquí en este momento. Me llamó la atención un pasaje de "Against Method" en el cual Feyerabend tilda a Einstein de parmenídeo (y en ese sentido de posición opuesta a Niels Bohr, que sí creía más en los datos obtenidos por percepción sensible que en las teorías), en el sentido de que cree que las percepciones sensibles, en realidad, no son sino apariencias, pero no se corresponden con lo que realmente ocurre en el mundo. Ahora no tengo el libro de Feyerabend a mano; esta tarde os reproduciré ese fragmento sobre Parménides. Tal vez por eso (y esto no lo dice Feyerabend, sino yo) Einstein se monta su película de viajeros espaciales y gemelos que acaban teniendo distinta edad (datos no empíricos y no contrastables).
Adicionalmente me gustaría citar a Sokal y Bricmont (p. 133): "Ahora bien, para Einstein, los «observadores» son una ficción pedagógica y se pueden sustituir perfectamente por aparatos". Muy bien, si se pueden sustituir los observadores por "aparatos", ¿por qué no se pueden sustituir por fotones?