Teoria de la relatividad especial.- Sus interpretaciones erróneas

Para llegar a plantear la invalidez del concepto de la "dilatación del tiempo" exponemos en primer lugar el "ejemplo de los hermanos gemelos" como punto de mira enfocado hacia donde nos puede hacer llegar unas tesis incorrectas

Este ejemplo lo veremos expuesto en algunos tratados de física y su contenido es el siguiente:

Se trata de dos hermanos gemelos en los que uno de ellos es astronauta y emprende un viaje en el espacio sideral alcanzando velocidades cercanas a la velocidad de la luz. El ejemplo dice que, después de un tiempo, cuando el astronauta regresa a la Tierra, encuentra a su hermano gemelo mucho más viejo que él, porque al hermano que no ha viajado le ha pasado más tiempo.

La figura pretende representar esta situación. Significa: la despedida, el viaje y el regreso.

En algunos libros de Física que en un determinado párrafo exponen este ejemplo, añaden otro párrafo a continuación, con el título: "La paradoja del ejemplo de los hermanos gemelos" El título de este párrafo añadido ya de por si demuestra la inseguridad de dar por válida tal tesis. Lo grave del tema es que mediante "retorcidas" hipótesis, tales como cambios de dirección o bien desaceleraciones durante el viaje del cohete, idealizan y pretenden justificar lo injustificable. Pretenden justificar nada menos que la "dilatación del tiempo"

En nuestro Ensayo pretendemos demostrar los fallos en la argumentación que conducen al planteamiento de este cuento de "ciencia ficción".

Podemos admitir que la presentación del referido ejemplo es una forma de intentar explicar que es lo que entenderíamos por el concepto de "dilatación del tiempo" si es que tal circunstancia se diese. Lo que no podemos admitir es la veracidad del cumplimiento de su resultado.

Metodología que utilizaremos

Para demostrar el origen del error de interpretación que se comete al aceptar como valido el ejemplo de ciencia ficción de los hermanos gemelos, seguiremos la siguiente pauta:

Nos apoyaremos en las declaraciones presentadas por A. Einstein en su libro: "Sobre la teoría de la relatividad especial y general" y sobre estas declaraciones haremos nuestra crítica.

En estas declaraciones citaremos en que párrafo aparecen y su texto, para hacerlo destacar, lo transcribiremos en letra de bastardilla.

COMENTARIO. .

En algunos otros trabajos que realizamos anteriormente sobre el tema de la Teoría de la Relatividad, utilizamos frecuentemente la palabra "FALACIA" quizás no con el correcto significado que le queríamos dar a esta expresión, Con esta expresión nosotros queríamos significar lo contrario de un silogismo de lógica bien construido. Como sea que personas entendidas en cuestiones semánticas nos han indicado que la expresión: "FALACIA" tiene un significado más bien peyorativo, y no siendo nuestra intención darle este significado, nos vemos obligados a denunciar esta inexactitud y a cambiar tal palabra por la de "ERROR". En los próximos capítulos utilizaremos esta palabra.

En cuanto a temas que ya están publicados, tales como Ensayos aparecidos a través de "Monografías.Com" y el libro: "Teoría de la relatividad. Una falsa teoría" sus lectores deben darle a la palabra "falacia" el significado de "error"

El error de interpretación en el concepto de la relatividad de la simultaneidad

En el referido libro en el párrafo 9, página 27, dice:

"Dos sucesos, por ejemplo dos rayos, que son simultáneos respecto al terraplén, NO lo son respecto al tren y viceversa.

Cada cuerpo de referencia (sistemas de coordenadas) tiene su tiempo especial. Una localización temporal tiene solo sentido cuando se indica el cuerpo de referencia al que remite."

En este párrafo, como en los siguientes que comentaremos, se está refiriendo a lo experimentado dese dos SITUACIONES diferentes. Desde un observador que esta encima de un vagón de tren en marcha, considerado como un Sistema de Referencia Móvil (SRM) y desde otra SITUACIÖN considerada como un Sistema de Referencia Fijo (SRF)

(NOTA: Los conceptos de "experimento mental", el de Sistemas de Referencia Inercial y el de SITUACION aparecen en el libro del mismo autor: "Teoría de la relatividad. Una falsa teoría" )

La explicación que pretende dar a su afirmación, por cierto bastante confusa, la exponemos nosotros con la siguiente imagen, en la que se representa la aparición simultanea de dos rayos.

En la figura se representa el Sistema de Referencia Móvil (SRM), el vagón, y el Sistema de Referencia Fijo (SRF), que es la persona que está fija en el suelo, en el punto intermedio en que caen los dos rayos.

Según la teoría expuesta en el mencionado libro, los rayos serían vistos como simultáneos solo por la persona que hemos designado como (SRF). En cuanto a la persona que va montada en el vagón de tren (SRM), debido a su desplazamiento observaría antes el rayo aparecido `por su derecha, ya que se está acercando a él, que el que se ha aparecido por la izquierda, ya que se esta alejando de él.

En la proposición de este "experimento mental" parece querer demostrar que un mismo fenómeno observado desde dos SITUACIONES diferentes se observan en tiempos de aparición diferentes. Esto es verdad pero…¡Ojo¡ No confundir la OBSERVACION con la PRODUCCION del fenómeno.

Debemos considerar como UN SOLO SUCESO la emisión

y aparición de dos rayos de luz A LA VEZ . Se comete un

error de lógica si consideramos que este SUCESO no es

SIMULTANEO consigo mismo.

Debemos distinguir entre la visión de la PRODUCCIÓN del

Evento (E) detectado desde la SITUACION de un determinado

(SRF) y LA VISIÓN DE LA IMAGEN DEL

RECORRIDO de este Evento desde otras SITUACIONES del (SRM).

Si no tenemos esto en cuenta, es cuando estamos considerando que dos fenómenos instantáneos no se VEN simultáneamente y

nos evoca a pensar que se trata de dos fenómenos del mismo tipo pero individualmente diferentes y aquí es en donde se genera la confusión. Existe un solo fenómeno real y este es el que percibe el observador que está fijo en el suelo, Tal como veremos, este error de desdoblamiento de los fenómenos físicos es un error que afecta al concepto erróneo de la "dilatación del tiempo".

Continuando con el tema de la SIMULTANEIDAD observada desde un Sistema de Referencia Inercial, podemos considerar ahora el caso de la PRODUCCION de un solo rayo. El Evento (E) es la aparición y observación de un rayo. Podemos utilizar el siguiente dibujo para representar este Evento

Este dibujo pone de manifiesto que NO es simultanea la VISION DEL RECORRIDO DE LA IMAGEN DEL EVENTO, contemplado desde dos puntos de onservación diferentes, en el que uno de ellos es el (SRM) Es absurdo razonar que un Evento no es simultáneo consigo mismo.

• En resumen, para un viajero situado en un Sistema de Referencia Móvil (SRM) dos sucesos que han nacido en el mismo instante deberá considerarlos como tal, como instantáneos. Pensamos que es lógico así considerarlo. Otra consideración es que él los VEA o DETECTE con tiempos desfasados. O sea su VISION no es simultánea. Las transformaciones de Lorenz nos permiten calcular estos desfases.

• Quede claro que: NO SE DILATA EL TIEMPO DEL SUCESO, ni se "DESTROZA" la SIMULTANEIDAD DEL EVENTO.

(NOTA: Las anteriores figuras podríamos considerarlas como un "experimento mental" del que nos valemos para demostrar una determinada ley, ocurrencia…etc. No debe pasarnos desapercibido lo irreal de tal representación. Nos preguntamos: ¿a que "grandísima" velocidad (v) debería circular el vagón de tren para que se cumpliera la coordinación de movimientos expuesta?… Tendremos que idealizar velocidades y dimensiones para intentar asimilar lo que nos quiere explicar la figura..

El error de interpretación en el concepto del alargamiento de los procesos

En un párrafo del libro a que nos estamos refiriendo, pagina 29, dice lo siguiente:

"…el tiempo que necesita un proceso con relación al vagón no cabe igualarlo a la duración del mismo proceso juzgado desde el cuerpo de referencia del terraplén"

Aquí hace referencia a un vagón de tren, que lo toma como Sistema de Referencia Movil (SRM) y a un observador fijo en el suelo que lo considera como un Sistema de Referencia Fijo (SRF).

Consideraremos como un PROCESO a la ocurrencia de dos o más EVENTOS (E) que guardan una determinada secuencia en su realización. En el tema que nos ocupa siempre nos referiremos a fenómenos físicos. La anterior declaración afirma que dentro del vagón se produce un determinado fenómeno físico que es valorado de diferente forma por un observador fijo en el suelo, Sistema de Referencia Fijo (SRF), que por un observador móvil situado encima del vagón de tren (SRM).

En los tratados sobre el tema que estamos exponiendo utilizan imágenes semejantes a la siguiente.

La parte derecha de la figura representa tres cortes verticales del vagón. Estas figuras corresponden a tres vistas instantáneas del mismo vagòn, en su avance rectilíneo a velocidad constante (v) En el techo del vagón se halla situado un espejo.

Dentro del vagón aparece sentado un observador (O1) que dispara un rayo de luz hacia el referido espejo.

En la parte izquierda de la figura hemos dibujado una visión separada de la referida secuencia de avance, y representa el mismo vagón en el que podemos apreciar el tiempo de recorrido del rayo (ida y vuelta) que registrara el mencionado observador (O1) que ha disparado el rayo.

En contrapartida, en la figura de la derecha se representa la visión del recorrido del rayo de luz que tendrá un observador situado inmóvil en el suelo (O2). O sea el (SRF). El (SRF), verá dilatada la duración del recorrido del rayo en el PROCESO: Inicio-Reflexión-Finalización.

Se trata de comparar los tiempos de observación del recorrido del rayo, registrados por los observadores (O1) y (O2).

Si llamamos (tp) al tiempo que registrará el observador (O1) y (td) al tiempo que registrará el observador (O2), después de realizado el correspondiente planteamiento matemático, se obtiene el siguiente resultado:

(td) ˜ (L). (tp)

El proceso de obtención de este resultado y el contenido de la variable (L) se halla detallado en el libro: "Teoría de la relatividad. Una falsa teoría" Lo que ahora nos interesa poner de manifiesto es el error de interpretación que se hace con esta expresión y que conduce a admitir que el tiempo se dilata.

Se demuestra que el valor de la variable (L) es siempre mayor que uno. En consecuencia, de la anterior relación se deduce que (td) es siempre mayor que (tp).

ERROR DE INTERPRETACIÓN;

En la interpretación de la referida expresión matemática se comete un error. Los tratados sobre el tema que estamos estudiando exponen aquella expresión como si se tratase de una

Igualdad.

(td) = (L). (tp)

O sea, hacen intervenir el sigo igual (=) en vez del signo equivalente (˜ ). Este error de interpretación conduce a razonar que, como ocurre que: (td) > (tp) esto significa que el "tiempo se ha dilatado". Este significado es incorrecto.

La referida expresión la tenemos que considerar que nos permite establecer una EQUIVALENCIA de valores de una magnitud física; el tiempo. ¡Nada de dilataciones del tiempo!.. ¡Nada de "misteriosos" factores, como el Factor de Lorentz (L), que intervienen en esta "dilatación"¡..

(NOTA: En el libro: "Teoría de la relatividad. Una falsa teoría" se demuestra de forma matemática, como interviene el Factor (L) y se plantea el proceso matemático de obtención de las fórmulas de las Transformaciones de Lorentz)

Un solo fenómeno físico

Los párrafos anteriores podrán haber servido para preguntarnos: ¿no es más lógico admitir que se produce UN SOLO fenómeno físico que tiene un determinado tiempo de duración". ¡Un solo tiempo¡ Se trata de su TIEMPO PROPIO.

Otra cuestión es que dependiendo de la SITUACIÓN de observación del (SRF), este tarde más tiempo en apreciar su duración debido al desplazamiento del vagón de tren. Este será el (td) de la siguiente figura.

El Tiempo Propio (tp) del fenómeno físico es el que registra el observador (O1) que es el que va montado en el vagón y quien dispara el rayo. El otro observador que está fijo en el suelo registrará un tiempo (td) de duración del PROCESO.

No se ha alargado el tiempo vital de ninguno de los dos hermanos gemelos

Por lo que hemos expuesto en los párrafos anteriores podemos decir que: Se alarga el TIEMPO DE OBSERVACIÓN , no podemos decir que se dilata el TIEMPO PROPIO DEL PROCESO.

La siguiente figura representa el vagón de tren circulando a una velocidad rectilínea y constante (v). En su interior existe un reloj de péndulo y el PROCESO que registrará un observador situado dentro del vagón será el (Tic-Tac) del péndulo.

El intervalo de tiempo en que se produce este Tic-Tac medirá el transcurso del tiempo. De esta forma el observador que está dentro del vagón podrá medir el tiempo que va transcurriendo.

Podemos admitir que el TIEMPO DE OBSERVACIÓN se ALARGA respecto a un observador (SRF) que está fijo en el suelo. La siguiente figura intenta representar esta situación:

El que el Tiempo de Observación se ALARGUE no significa que el tiempo se DILATA y justifica la utopía del "ejemplo de los hermanos gemelos". El hermano gemelo que se quedase en tierra si a través de un hipotético telescopio pudiese ver el referido péndulo, contaría intervalos de oscilación más grandes, pero esto no justificaría que el Tiempo Real no fuera el mismo para los dos hermanos.

UNA OBSERVACION

Una cuestión que no debemos pasarla por inadvertida, ha sido el haber utilizado el experimento de la ley del péndulo para exponer la medición del tiempo y no haber hecho ningún comentario más. Tal como el lector podrá haber observado en el dibujo, este experimento mental se supone realizado en el suelo de nuestro planeta. La Tierra. Pero esta circunstancia no quita generalidad al argumento expuesto. ¿Qué nos falta por añadir?… Debemos añadir que para que se den las correspondientes oscilaciones del péndulo, debe existir una fuerza de atracción tal como es la Fuerza de la Gravedad. Y esta fuerza es universal y se da en cualquier cuerpo sideral. Por lo que le da generalidad al ejemplo.

El error en el alargamiento de la barra de medir

Hasta ahora hemos hablado del "alargamiento del tiempo". Ahora nos toca hablar de otro concepto todavía más contradictorio y retorcido. Se trata de los "alargamientos longitudinales". Si hemos visto escrito críticas respecto a la "dilatación del tiempo" todavía más hemos visto escrito críticas respecto al alargamiento de las longitudes.

En el párrafo 10 del referido libro de A. Einstein habla de una barra de medir distancias. Esta barra la emplea tanto encima del vagón como en la vía para medir la misma distancia, examinando los extremos de la misma. La conclusión a que llega con estas dos medidas es:

"…pues si el hombre en el vagón recorre en una unidad de tiempo el trecho w medido desde el tren, este trecho medido desde la vía, NO tiene porqué ser igual a w. "

Lo que pretende afirmar es que las longitudes de los cuerpos situados en un (SRM) al ser observadas desde un (SRF) "se han dilatado".

Creemos que debería decir "No tendría que VERSE desde un (SRF) con la misma amplitud de medida"

Para afirmar esto, aquí aplicaremos el mismo razonamiento que hemos empleado en el anterior párrafo, al referirnos al péndulo que sirve para computar el tiempo. En este caso se trata de la longitud de la masa. La longitud real es la que mide el observador que esta encima del vagón. Equiparando su medición con el (Tic-Tac) un Evento es el registro realizado en el inicio de la barra y el segundo Evento es el registro tomado en el final de la barra.

La longitud que registra un observador fijo (SRF) que está fuera del vagón dependerá de la distancia que haya recorrido el vagón desde el inicio del experimento. La siguiente figura pretende poner de manifiesto esta idea:

Un planteamiento contradictorio. La teoría de la confusión

Hemos descrito las falsas interpretaciones del alargamiento de la "barra de medir", del tiempo de alargamiento de los procesos y de la Relatividad Simultánea. Recordemos que, tal como los expone A. Einstein, estos conceptos han sido propuestos considerando lo que ocurre entre un (SRF) y un (SRM); o sea, la vía y el vagón de tren.

Sobre estos conceptos podemos argumentar lo siguiente:

Recordemos que: en el párrafo 9 del libro de A. Einstein: "Sobre la teoría de la relatividad especial y general" dice en la página 29, refiriéndose al "alargamiento de los procesos:

"… el tiempo que necesita un proceso con respecto al vagón no cabe igualarlo a la duración del mismo proceso juzgada desde el cuerpo de referencia del terraplen…"

Replicamos a este desglose de identidad, como si se creara un nuevo proceso, argumentando lo siguiente:

El que no se VEAN simultáneos dos procesos no quiere decir que se haya producido una TRANSFORMACION en el proceso. O sea que se haya convertido en dos procesos diferentes. El error reside en interpretar como dos fenómenos diferentes la VISION del mismo fenómeno contemplado con dos medios de visión diferentes.

Y si, como parece que los considera el mencionado físico, interpretándolos como distintos, él mismo se contradice ya que: Va contra su PRIMER PRINCIPIO DE LA RELATIVIDAD. Tomado del libro de A. Einstein "Sobre la teoría de la relatividad especial y general" (Página 18), sobre el Primer Principio de Relatividad, dice:

"Si un (SRM) se mueve respecto a un (SRF) entonces los fenómenos naturales transcurren respecto al (SRM) según idénticas leyes generales que con respecto al (SRF)"

La siguiente figura pretende poner de manifiesto este Principio.

En ella se representan dos fenómenos físicos. El tiro parabólico y la oscilación de un péndulo. En la parte izquierda de la figura se representa estos dos fenómenos situados en un Sistema de Referencia Fijo (SRF). En la parte derecha de la figura se representan los mismos fenómenos pero ocurriendo dentro de un Sistema de Referencia Móvil (SRM). Esto es lo que indica el vagón de tren que avanza con velocidad rectilínea y constante (v). El Primer principio exige que los referidos fenómenos sean idénticos en este Sistema de Referencia Inercial (SRI) y se rija por las mismas leyes.

Denunciamos seguidamente un PLANTEAMIENTO CONTRADICTORIO que encontramos en la lectura del referido libro.

En la siguiente figura en la parte izquierda pretende representar la afirmación de que el mismo fenómeno físico, en este caso la oscilación de un péndulo, deben interpretase como dos fenómenos diferentes ya que se obtendrán diferentes resultados al considerarlos desde el (SRM) o bien el (SRF). Mientras que en la parte derecha de la figura se anuncia el Primer Principio que dice que un mismo tipo de fenómeno físico debe tener idénticos resultados entre los Sistemas de Referencia Inerciales.

Otro concepto contradictorio que encontramos en el referido libro es el siguiente:

En el párrafo anterior al hablar de la "dilatación de la barra de medir" hemos transcrito:

"…Pues si el hombre en el vagón recorre en una unidad de tiempo el trecho w medido desde el tren, este trecho medido desde la vía, NO tiene porqué ser igual a w. "

Sin embargo, en el mismo libro, en la página 103, al pretender obtener de una forma "seudo" matemática las fórmulas de las Transformaciones de Lorentz, declara lo siguiente:

"…Además, por el principio de la relatividad está claro que la longitud, juzgada desde K, de una regla de medir unitaria que se halla en reposo respecto a K´ tiene que ser exactamente la misma que la longitud, juzgada desde K´, de una regla unidad que se halla en reposo respecto a K´…"

¡En qué quedamos¡…!Se alarga o no se alarga la mencionada barra de medir¡… Nuestro sentido común nos conduce a pensar que no se alarga…

La metáfora del espejo convexo

El error de interpretar como dos fenómenos diferentes la visión del mismo fenómeno contemplado desde dos SITUACIONES diferentes, lo podemos comparar con la visión de un mismo fenómeno contemplado con dos medios de visión diferentes.

Con respecto a este tema se nos ha ocurrido utilizar una metáfora. La hemos llamado la metáfora del espejo convexo. Equiparando la visión de la imagen de una persona que se observa en dos espejos diferentes

Cuando la persona se mira en el espejo plano, este refleja la imagen real. Si se observa en el espejo cóncavo su imagen queda deformada, Pero esto NO quiere decir que su cuerpo se deforme.

¿Quizás podemos determinar el origen de estos errores de interpretación ?

Apoyándonos en los escritos que relatan algunos historiadores científicos, quizás podamos determinar cuándo y en donde se dieron los orígenes que generaron los errores de interpretación que hemos expuesto en los anteriores párrafos.

Otra pista que también nos aporta alguna luz en nuestros precarios dotes de "investigador aficionado" es el orden en que aparecen escritos los párrafos del libro "Sobre la teoría de la relatividad especial y general". Su secuencia parece que nos conduce por el camino de los errores que se cometieron.

Hacemos solo un resumen de la información histórica que hemos obtenido, dando por entendido que el lector ya conoce algo de esta historia o que la puede consultar por Internet.

Los pasos que andaremos los llamaremos: LOS SEIS PUNTOS DE LA HISTORIA

Punto 1º

Se quería averiguar el cómo se transmitía la luz.

Al igual que las ondas y el sonido que necesitan un medio para transportarse (agua o el aire) se pensaba que la luz necesitaba un medio para transmitirse.

A este medio se le llamo "éter".

Punto 2º

Para detectar la existencia del "éter" se ideo y se experimentó con un aparato llamado Interferómetro

El experimento NO dio la respuesta que se quería obtener.

Queriendo justificar lo INJUSTIFICABLE se argumento que los brazos del aparato y el tiempo se habían dilatado.

Punto 3º Acordaron que esta variación era experimentada por los observadores exteriores al experimento . Se consideraban rl Sistema de Referencia Fijo (SRF).

Punto 4º

Tomando como base sus falsas suposiciones valoraron que estas dilataciones tenían un valor (L), que lo conocemos como Factor de Lorentz

Punto 5º

El investigador Hendrik Antoon Lorentnz había obtenido EMPIRICAMENTE unas fórmulas para resolver ciertas inconsistencias entre el electromagnetismo y la mecánica clásica. Al físico A. Einstein le iban bien estas fórmulas que le permitían ampliar su teoría incluyendo las leyes de los fenómenos electromagnéticos.

En estas fórmulas aparecía precisamente la expresión matemática (L) que se había tomado como un medidor de la dilatación del tiempo y de la longitud

Punto 6º

En este paso establecemos la hipótesis de la secuencia de pasos que pudieron conducir al error.

Falsas Dilataciones de los brazos del Interferómetro => Asignan a las Dilataciones un Factor corrector (L) que pretende valorarlas => En las Formulas de Lorentz aparece el Factor (L) => El físico A. Einstein incorpora estas fórmulas que le van bien para ampliar su teoría => La incorporación de estas fórmulas le transmite como "herencia" la creencia de la dilatación del tiempo y de las longitudes y de la relatividad de la simultaneidad.

Autor:

Enrique Martinez Viladesau