La dilatación del tiempo
Poco se sabe de cómo funciona el paso del tiempo, y la sensación que tenemos es que avanza inexorablemente, sin detenerse nunca y siempre al mismo ritmo.
Sin embargo, Einstein, con su Teoría de la relatividad, logró demostrar que esto no es cierto, y que nuestra percepción del tiempo puede cambiar según en que condiciones lo midamos. En definitiva, el tiempo, como la velocidad, es relativo, y dependerá del sistema de referencia desde el cual lo observamos.
Aquí describiremos como hay dos factores que hacen que el tiempo transcurra más lentamente y son la velocidad y la fuerza de gravedad.
Cuando decimos que el tiempo transcurre más lentamente, lo que sucede realmente es que se dilata, y por eso hablamos de la dilatación del tiempo.
Para explicar estos sucesos, hay que tener en cuenta que siempre representaremos los escenarios respecto a un sistema de referencia, que en todos los ejemplos será la Tierra.
El primer factor que vamos a considerar será la velocidad.
El tiempo transcurre más lentamente para un cuerpo que está en movimiento que para otro que se encuentra estático.
Esta diferencia es prácticamente imperceptible a velocidades normales para nosotros, pero la dilatación aumenta progresivamente al aumentar la velocidad. Cuanto más rápido se mueve un cuerpo, más lentamente transcurre el tiempo para dicho cuerpo.
Tanto es así, que para un cuerpo que se mueve a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz, el tiempo va tan lento que prácticamente se detiene.
Pongamos un ejemplo para comprender como funciona.
Imaginemos a una persona viajando en una nave que se desplaza alrededor de la tierra a una velocidad muy cercana a la de la luz. Si tenemos un reloj dentro de la nave y otro en la tierra, mientras que en el reloj de la nave transcurre solamente 1 hora, en el reloj de la tierra habrán transcurrido 10 horas.
Einstein explicó está situación proponiendo la famosa paradoja de los gemelos.
Imaginemos dos hermanos gemelos en la Tierra que tienen 20 años y uno de ellos parte al espacio en una nave que viaja a una velocidad cercana a la de la luz.
El hermano que se queda en la Tierra espera durante 20 años el regreso de su hermano, de manera que cuando por fin ve llegar la nave tiene ya 40 años. Sin embargo, cual es su sorpresa cuando al ver salir a su hermano gemelo de la nave ve que éste no ha envejecido prácticamente nada. De hecho, tiene solo 22 años.
El gemelo que regresa del espacio también se sorprende, ya que, para él el viaje ha durado realmente 2 años, y no entiende como es posible que en la Tierra hayan podido pasar 20 años.
Si lo pensamos bien, en realidad el hermano que se fue de viaje ha realizado un viaje al futuro ya que se encuentra con su hermano gemelo 18 años más viejo que él.
Evidentemente, puesto que no podemos acercarnos a la velocidad de la luz, este caso es simplemente un cálculo teórico. Es, sin embargo, lo que pasaría realmente, ya que esta variación del tiempo está demostrada científicamente.
Se la constatado, por ejemplo, en experimentos con partículas subatómicas moviéndose a altas velocidades y tomando medidas de tiempo muy precisas, pero también en situaciones más cotidianas como veremos a continuación.
El esquema representa como, en la década de los 70, se realizó un experimento real parecido al ejemplo de la nave que hemos explicado.
Para realizar el ensayo se dispuso de dos relojes atómicos perfectamente sincronizados. Uno de ellos se quedaría en Tierra y el otro se subiría en un avión para dar la vuelta al mundo.
Tras el viaje alrededor de la Tierra y volver a juntar ambos relojes, se comprobó que el reloj del avión tenía un retraso de varías millonésimas de segundo respecto al otro, exactamente lo que se había previsto teóricamente a través de la relatividad de Einstein.
Esta demostración fue realmente popular porque era mucho más accesible para el público en general que los experimentos atómicos realizados anteriormente.
Es importante recalcar que, igual que en la paradoja de los gemelos, en estas situaciones el pasajero del avión o la nave nunca tendrá ninguna sensación de que el tiempo transcurre más lentamente, ya que en su sistema de referencia, el avión o la nave, el tiempo transcurre con total normalidad.
El segundo factor que afecta al tiempo es la fuerza de gravedad, y también vamos a ver algunos ejemplos en que se demuestra como sucede.
En primer lugar, recordemos que todos los cuerpos están sometidos a la fuerza de gravedad de otros cuerpos mayores, y que esta fuerza disminuye con la distancia.
Por ejemplo, nosotros estamos sometidos a la fuerza de gravedad de nuestro planeta, pero si nos vamos alejando de la Tierra, la fuerza de gravedad que nos atrae es cada vez menor, hasta un punto en que prácticamente se diluye. Esto sucede cuando un cohete consigue escapar de la atracción de la Tierra, y se encuentra flotando en el vacío del espacio.
¿Y como influye la fuerza de la gravedad al paso del tiempo?
Pues la fuerza de gravedad, al igual que la velocidad, también dilata el tiempo.
Para un cuerpo sometido a una fuerza de gravedad mayor, el tiempo transcurrirá más lentamente que para otro sometido a una fuerza de gravedad de menos intensidad.
Para poder comprobarlo, compararemos lo que sucede con el tiempo entre un reloj situado en la Tierra y uno situado en un satélite. En este caso, el reloj que está en el satélite está a mucha distancia de la tierra, y, por tanto, está mucho menos afectado por la gravedad terrestre.
Lógicamente, también en este caso se sincronizan perfectamente los relojes antes de poner el satélite en órbita.
Si después de que el satélite haya estado un tiempo orbitando comparamos ambos relojes de nuevo, veremos que el reloj de la superficie esta atrasado respecto al que se encontraba en el satélite.
La gravedad de la tierra es en realidad una fuerza muy débil por lo que estas las diferencias son muy pequeñas, pero en el universo tenemos cuerpos celestes con campos gravitatorios inmensos, como son los agujeros negros, y a su alrededor se producen grandes distorsiones en el tiempo.
Para un cuerpo muy cercano a un agujero negro, el tiempo pasaría extremadamente lento si lo comparamos con un cuerpo que estuviera más alejado.
Aun así, en los satélites tienen en cuenta estas variaciones y hacen continuas correcciones, por ejemplo, garantizar la exactitud del GPS. Los satélites se ven afectados por los dos factores comentados, tanto por la velocidad como por la altura, con lo que deben recalcular sus datos teniendo en cuenta ambas situaciones.
Aunque en menor medida, también el los aviones se tiene en cuenta este efecto, y lo hacen para corregir datos de navegación.
Como hemos podido ver con estos ejemplos, algo que creíamos que solo pertenecía al mundo de la física teórica está también muy presente en la vida real, y el tiempo es realmente relativo como predijo Einstein.
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