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Capítulo 2: Espacio y tiempo

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Guendy Garsia

on 23 September 2014

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Capítulo 2: Espacio y tiempo
Aristóteles decía que el estado natural de un cuerpo es estar en reposo. De ello se deducía que un cuerpo pesado debía caer más rápido que uno ligero, porque sufría una atracción mayor hacia la Tierra. La tradición aristotélica también mantenía que se podría deducir todas la leyes que gobiernan el universo por medio del pensamiento puro. Las mediciones de Galileo sirvieron de base a Newton. El efecto real de una fuerza era el de cambiar la velocidad del cuerpo, en vez de simplemente ponerlo en movimiento. Además de las leyes del movimiento, Newton descubrió una ley que describía la fuerza de la gravedad, una ley que nos dice que todo cuerpo atrae a todos los demás cuerpos con una fuerza proporcional a la masa de cada uno de ellos.
El hecho de que la luz viaja a una velocidad finita, aunque muy elevada fue descubierto en 1676 por el astrónomo danés Ole Christensen Roemer. Observó que los tiempos en los que las lunas de Júpiter parecían pasar por detrás de éste no estaban regularmente espaciados.
Una verdadera teoría de la propagación de la luz no surgió hasta 1865 con James Clerk Maxwell. La teoría de Maxwell predecía que tanto las ondas de radio como las luminosas deberían viajar a una velocidad fija determinada. En 1887, Albert Michelson y Edward Morley compararon la velocidad de la luz en la dirección del movimiento de la tierra, con la velocidad de la luz en la dirección perpendicular a dicho movimiento. Ambas velocidades eran iguales. Las leyes de la ciencia deberían ser las mismas para todos los observadores en movimiento libre; ahora se extendía la idea para incluir también la teoría de Maxwell y la velocidad de la luz. Es decir, cuanto mayor sea la velocidad de un cuerpo, más difícil será aumentar su velocidad. Este efecto sólo es realmente significativo para velocidades cercanas a la de la luz.
Debemos aceptar que el tiempo no está completamente separado e independiente del espacio, sino que por el contrario se combina con él para formar un objeto llamado espacio-tiempo.
Un suceso se puede describir en función de cuatro números o coordenadas. Si un pulso de luz es emitido se irá extendiendo como una esfera de luz. De manera similar, la luz, al expandirse desde un suceso dado, forma un cono tridimensional en el espacio-tiempo cuatridimensional. A ese cono se le llama cono de luz futuro del suceso.

Los conos de luz futuro y pasado de un suceso P dividen al espacio tiempo en tres regiones:
- El futuro absoluto. Es el conjunto de todos los sucesos que pueden en principio ser afectados por lo que sucede en P. Sucesos fuera del cono de luz de P no pueden ser alcanzados por señales provenientes de P.
- El pasado absoluto de P. Conjunto de todos los sucesos cuyas señales pueden alcanzar P
- El "resto". Fuera del futuro y del pasado.

Antes de 1.915 se pensaba en el espacio y en el tiempo como si se tratara de un marco fijo en el que los acontecimientos tenían lugar, pero que no estaba afectado por lo que en él sucediera. En relatividad general no tiene sentido hablar del espacio y del tiempo fuera de los límites del universo. La idea de un universo esencialmente inalterable, había dado paso al concepto de un universo dinámico, en expansión, que parecía haber comenzado hace cierto tiempo finito, y que podría acabar en un tiempo finito en el futuro. Roger Penrose y yo mostramos cómo la teoría de la relatividad general de Einstein implicaba que el universo debía tener un principio y, posiblemente, un final.
Guendalina Garsia
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