La paradoja de los gemelos
Para sumergirnos en este artículo primero es necesario que repasemos algunos de los conceptos de la relatividad para lograr entender este quebradero de cabeza propuesto por Albert Einstein y que día de hoy se conoce como la teoría de la relatividad espacial.
Dicha teoría sostiene que la medida del tiempo no es absoluta, que bajo dos observadores el tiempo medido entre dos eventos por dichos observadores no coincide. La diferencia medida de tiempos depende del estado de movimiento relativo entre ellos.
De este modo en la teoría de la relatividad las medidas de tiempo y espacio son relativas y no absolutas, ya que dependen del estado de movimiento del observador.
Tranquilo, no te preocupes, si hasta aquí te has quedado más confuso que en las primeras líneas, sigue leyendo.
La formula de la paradoja
Segundo intento, una explicación más sencilla: la paradoja de los gemelos se trata de un experimento que analiza las distintas percepciones del tiempo entre dos observadores em diferentes estados de movimiento.
Para realizar un ejemplo necesitamos a dos hermanos gemelos en diferentes estados: uno está en la Tierra, el otro viajando por el espacio a una velocidad que casi roza la velocidad de la luz. Pasan los años, el gemelo astronauta vuelve a la Tierra y se encuentra con que ha envejecido más que su hermano gemelo, ya no son tan gemelos.
Pero, ¿dónde está la paradoja? En que no tiene ningún sentido. La velocidad es relativa y no absoluta. Tal vez es el gemelo que se quedó en la Tierra quien debería haber envejecido más, dado que desde el punto de vista del gemelo astronauta ha sido él quien ha viajado con la Tierra casi a la velocidad de la luz.
Imaginemos que vas en un avión a gran altura y que vuela a una gran velocidad. Te levantas y vas a la parte inferior del avión, ¿a qué velocidad estás yendo? Para responder a la pregunta necesitaríamos un punto de referencia: ¿a la velocidad que caminas respecto al avión? ¿A la que viaja el avión respecto al viento? ¿A la del viento respecto a la rotación de la Tierra? ¿O a la de la Tierra respecto a su posición en el espacio? En resumidas palabras, para definir tu velocidad necesitamos un punto de referencia.
Y es aquí donde se da la paradoja: el gemelo que se queda en la Tierra podría decir que es su hermano quien viaja a casi la velocidad de la luz porque esa es su percepción tomando la Tierra como punto de referencia. Mientras que el gemelo astronauta desde su percepción vería que la Tierra se mueve a grandes velocidades tomando su nave como punto de partida.
Finalmente la paradoja se da cuando en el reencuentro ambos hermanos esperan encontrarse al otro más joven y solo puede darse una situación: o ambos tienen la misma edad o uno de ellos es más joven. No pueden ser más jóvenes los dos.
La relatividad general
Esta paradoja tuvo enfrentada a la comunidad de científicos y físicos durante años, hasta que el propio Einstein se encargó de darle una solución. Para explicar la paradoja tendría que explayarme en fórmulas físicas y matemáticas que ni yo lograría entender del todo.
De manera simplificada, los cálculos para medir a qué velocidad viaja el gemelo terrestre son sencillos dado que no varían demasiado, mientras que en el caso del gemelo que viaja por el espacio es más complicado: inercia, aceleraciones, frenos, campos gravitatorios… Por no hablar que si el gemelo astronauta estuviera encerrado en su nave, a una velocidad estable, sin ventanas ni ninguna clase de sistema que pudiera darle una referencia alguna, igualmente no podría distinguir si está en la Tierra o en el espacio.
Para solucionar la paradoja Einstein formuló la Teoría de la Relatividad Espacial. Bajo esta teoría sería el hermano terrestre quien envejecería más deprisa tomando como punto de referencia las variaciones que se darían en el viaje del gemelo astronauta.
Sin embargo la paradoja también puede solucionarse bajo la Teoría de la Relatividad General, aunque su ejecución es mucho más complicada para explicarla.
Aun así cabe recalcar que la paradoja no es el hecho de que un hermano envejezca más que el otro, si no la convicción que tendrían los gemelos al concluir ambos que es el otro quien envejecería más que él mismo, desde su propia percepción natural.
Se trata de una curiosa paradoja que forma parte de la cultura científica.
Este artículo ha sido publicado por un colaborador invitado.
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