La dilatación del tiempo es el fenómeno en el que dos objetos que se mueven uno en relación con el otro (o incluso con una intensidad de campo gravitacional diferente entre sí) experimentan diferentes velocidades de flujo de tiempo.
Dilatación del tiempo de velocidad relativa
La dilatación del tiempo observada debido a la velocidad relativa proviene de la relatividad especial. Si dos observadores, Janet y Jim, se mueven en direcciones opuestas y cuando se cruzan, notan que el reloj de la otra persona avanza más lento que el suyo. Si Judy corriera junto a Janet a la misma velocidad en la misma dirección, sus relojes marcarían al mismo ritmo, mientras que Jim, yendo en la dirección opuesta, ve que ambos tienen relojes de tic-tac más lentos. El tiempo parece pasar más lento para la persona observada que para el observador.
Dilatación del tiempo gravitacional
La dilatación del tiempo debido a estar a diferentes distancias de una masa gravitacional se describe en la teoría general de la relatividad. Cuanto más cerca esté de una masa gravitacional, más lento parecerá que el reloj avanza para un observador más alejado de la masa. Cuando una nave espacial se acerca a un agujero negro de masa extrema, los observadores ven que el tiempo se ralentiza a un ritmo lento para ellos.
Estas dos formas de dilatación del tiempo se combinan para un satélite que orbita un planeta. Por un lado, su velocidad relativa a los observadores en tierra ralentiza el tiempo del satélite. Pero la mayor distancia del planeta significa que el tiempo pasa más rápido en el satélite que en la superficie del planeta.
Estos efectos pueden cancelarse entre sí, pero también pueden significar que un satélite inferior tiene relojes de funcionamiento más lento en relación con la superficie, mientras que los satélites en órbita más alta tienen relojes que funcionan más rápido en relación con la superficie.
Ejemplos de dilatación del tiempo
Los efectos de la dilatación del tiempo se utilizan a menudo en historias de ciencia ficción, que se remontan al menos a la década de 1930. Uno de los primeros y más conocidos experimentos mentales que presenta la dilatación del tiempo es la famosa paradoja de los gemelos , que demuestra los curiosos efectos de la dilatación del tiempo en su forma más extrema.
La dilatación del tiempo se vuelve más evidente cuando uno de los objetos se mueve casi a la velocidad de la luz, pero se manifiesta a velocidades aún más lentas. Aquí hay algunas formas en las que sabemos que la dilatación del tiempo realmente ocurre:
- Los relojes de los aviones hacen clic a diferentes velocidades que los relojes en tierra.
- Poner un reloj en una montaña (elevándolo así, pero manteniéndolo estacionario en relación con el reloj terrestre) da como resultado velocidades ligeramente diferentes.
- El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) tiene que ajustarse a la dilatación del tiempo. Los dispositivos terrestres deben comunicarse con los satélites. Para que funcionen, deben estar programados para compensar las diferencias de tiempo en función de sus velocidades e influencias gravitacionales.
- Ciertas partículas inestables existen por un período de tiempo muy breve antes de descomponerse, pero los científicos pueden observar que duran más porque se mueven tan rápido que la dilatación del tiempo significa que el tiempo que las partículas «experimentan» antes de descomponerse es diferente del tiempo experimentado en el laboratorio en reposo que está realizando las observaciones.
- En 2014, un equipo de investigación anunció la confirmación experimental más precisa de este efecto hasta la fecha, como se describe en un artículo de Scientific American. Utilizaron un acelerador de partículas para confirmar que el tiempo se mueve más lento para un reloj en movimiento que para uno estacionario.
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