Paradoja de los gemelos para niños
La paradoja de los gemelos es un experimento mental que nos ayuda a entender cómo el tiempo puede pasar de forma diferente para dos personas que se mueven de distintas maneras. Fue propuesta por Albert Einstein cuando desarrolló su teoría de la relatividad especial. Esta teoría nos dice que el tiempo no es igual para todos; su medida depende de cómo se mueven los observadores entre sí.
Contenido
¿Qué es la paradoja de los gemelos?
El viaje de los gemelos
Imagina a dos hermanos gemelos. Uno de ellos, al que llamaremos el gemelo viajero, se sube a una nave espacial. Esta nave viaja a una velocidad muy, muy cercana a la velocidad de la luz hacia una estrella lejana y luego regresa a la Tierra. El otro gemelo, el gemelo terrestre, se queda en la Tierra.
Cuando el gemelo viajero regresa, ¡sorpresa! Descubre que es más joven que su hermano que se quedó en la Tierra.
La aparente contradicción
Según la teoría de la relatividad, desde el punto de vista del gemelo terrestre, el reloj del gemelo viajero (y por lo tanto, él mismo) va más lento debido a su alta velocidad. Así que, el gemelo terrestre envejecería más rápido.
Pero aquí es donde surge la "paradoja": si lo vemos desde la perspectiva del gemelo viajero, él podría pensar que es la Tierra la que se aleja de él a gran velocidad. Entonces, ¿no debería ser el gemelo terrestre quien envejeciera menos? Esta es la pregunta que la paradoja plantea.
La solución de la paradoja
¿Quién envejece más?
La clave para entender esta paradoja está en que los dos gemelos no tienen el mismo tipo de viaje. El gemelo terrestre permanece en un lugar relativamente quieto (la Tierra). En cambio, el gemelo viajero debe acelerar para salir, frenar para dar la vuelta y acelerar de nuevo para regresar. Estos cambios de velocidad, o aceleraciones, son lo que marcan la diferencia.
La teoría de la relatividad especial explica que el tiempo se dilata (pasa más lento) para un objeto que se mueve a gran velocidad. Pero, además, la aceleración también juega un papel importante. El gemelo viajero experimenta aceleraciones y desaceleraciones, mientras que el gemelo terrestre no. Por eso, al final, el gemelo viajero es quien envejece menos.
La relatividad general y la gravedad
Albert Einstein también resolvió esta paradoja usando su teoría de la relatividad general, que es una teoría más amplia y que incluye la gravedad. Desde este punto de vista, las aceleraciones que experimenta el gemelo viajero son como si estuviera en un "campo gravitatorio" especial. Este campo también afecta el paso del tiempo, haciendo que el tiempo para el viajero pase más lento.
Pruebas de la paradoja de los gemelos
El experimento de los relojes atómicos
Aunque no podemos enviar gemelos al espacio a velocidades cercanas a la luz, los científicos han probado este efecto con relojes muy precisos. En 1971, dos científicos, J. C. Hafele y R. Keating, hicieron un experimento famoso.
Subieron varios relojes atómicos de cesio (que son extremadamente exactos) a bordo de aviones comerciales. Estos aviones volaron durante más de 40 horas alrededor del mundo. Al mismo tiempo, otro reloj idéntico se quedó en la Tierra, sincronizado con los que viajaban.
Cuando los aviones aterrizaron y los relojes se compararon, ¡los relojes que habían volado estaban ligeramente atrasados! La diferencia era muy pequeña, solo unas centésimas de milésima de millonésima de segundo, pero era medible y confirmaba las predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein.
Este experimento demostró que el tiempo realmente pasa de forma diferente para observadores en movimiento, y que la paradoja de los gemelos no es una contradicción, sino un hecho científico.
| nanosegundos ganados | ||||
|---|---|---|---|---|
| valor predicho por la teoría | valor medido | |||
| efecto gravitacional (relatividad general) |
efecto cinético (teoría de la relatividad especial) |
total | ||
| Vuelo hacia el este | 144 ± 14 | −184 ± 18 | −40 ± 23 | −59 ± 10 |
| Vuelo hacia el oeste | 179 ± 18 | 96 ± 10 | 275 ± 21 | 273 ± 7 |
Galería de imágenes
-
Diagrama espacio-tiempo que muestra al gemelo alejarse (primer tramo línea negra) y regresar a la Tierra. En este diagrama la posición de la Tierra en cada instante se mueve a lo largo del eje vertical. La distancia entre la última línea azul y la primera roja representa no envejecido el tiempo ganado por el viajero.
-
Un posible esquema del viaje de ida y vuelta del gemelo viajero, en cinco fases: alejamiento acelerado, alejamiento a velocidad constante, frenado y cambio de sentido, acercamiento a velocidad constante, frenado hasta reencontrarse con el gemelo terrestre.
Ver también
Véase también
En inglés: Twin paradox Facts for Kids
