Simultaneidad y relatividad del tiempo

Simultaneidad y la relatividad del tiempo

Una premisa básica de la mecánica newtoniana es que existe una escala de tiempo
universal que es la misma para todos los observadores. Newton y sus seguidores
simplemente toman la simultaneidad como un hecho. En su teoría de la relatividad
especial, Einstein abandonó dicho
supuesto.

Einstein diseñó el siguiente experimento mental para ilustrar este punto. 

Un vagón se mueve con velocidad uniforme y dos relámpagos impactan sus
extremos, como en la figura y dejan marcas en el vagón y el suelo. Las marcas
en el vagón se etiquetan A’ y B’, y las del suelo se etiquetan A y B. Un observador
en O’ que se mueve con el vagón está a la mitad entre A’ y B’, y un observador en
el suelo en O está a la mitad entre A y B. Los eventos registrados por los
observadores son el golpe al vagón por los dos relámpagos.

Las señales de luz que registran el instante cuando ocurre el impacto de los dos
rayos llegan al observador O al mismo tiempo, como se indica en la figura.
Este observador se da cuenta de que las señales viajaron con la misma velocidad
sobre iguales distancias y, por lo tanto, concluye correctamente que los eventos
en A y B ocurrieron simultáneamente.

Ahora considere los mismos eventos vistos por el observador O’. Para cuando
las señales llegan al observador O, el observador O’ se movió como se indica
en la figura . Por ende, la señal de B’ ya pasó a O’, pero la señal de A’ todavía
no llega a O’. En otras palabras, O’ ve la señal de B’ antes de ver la señal de A’.
De acuerdo con Einstein, los dos observadores deben encontrar que la luz viaja
con la misma velocidad. Por lo tanto, el observador O’ concluye que el relámpago
golpea el frente del vagón antes de golpear la parte trasera.

Este experimento mental demuestra claramente que los dos eventos que parecen ser
simultáneos al observador O no parecen ser simultáneos al observador O’. En otras
palabras:

Dos eventos que son simultáneos en un marco de referencia en general no son
simultáneos en un segundo marco que se mueve en relación con el primero. La simultaneidad depende del estado de movimiento del observador y, por ende,
no es un concepto absoluto.

En este punto, usted debe preguntarse cuál observador está en lo correcto en cuanto

a los dos eventos. La respuesta es que ambos están en lo correcto porque el principio
de relatividad afirma que no hay un marco de referencia inercial privilegiado. Aunque
los dos observadores llegan a diferentes conclusiones, ambos están en lo
correcto en sus propios marcos de referencia porque el concepto de simultaneidad
no es absoluto. De hecho, éste es el punto central de la relatividad: cualquier marco
de referencia inercial se puede usar para describir eventos y hacer física.