Hispanopedia WikiEn la relatividad especial , un observador es un marco de referencia desde el que se mide un conjunto de objetos o eventos. Por lo general, se trata de un marco de referencia inercial u "observador inercial". Con menos frecuencia, un observador puede ser un marco de referencia no inercial arbitrario, como un marco de Rindler , que puede denominarse "observador acelerado".
El uso que se le da a la palabra "observador" en la relatividad especial difiere significativamente del significado común en inglés. Los marcos de referencia son construcciones inherentemente no locales, que cubren todo el espacio y el tiempo o una parte no trivial de ellos; por lo tanto, no tiene sentido hablar de un observador (en el sentido relativista especial) que tenga una ubicación. Además, un observador inercial no puede acelerar en un momento posterior, ni un observador que acelera puede dejar de acelerar.
Los físicos utilizan el término "observador" como una forma abreviada de referirse a un marco de referencia específico desde el cual se mide un conjunto de objetos o eventos. Hablar de un observador en la relatividad especial no es plantear específicamente la hipótesis de una persona individual que está experimentando eventos, sino que se trata de un contexto matemático particular desde el cual se deben evaluar los objetos y eventos. Los efectos de la relatividad especial ocurren independientemente de si hay o no un ser sintiente dentro del marco de referencia inercial para presenciarlos.
Historia
Einstein hizo uso frecuente de la palabra "observador" ( Beobachter ) en su artículo original de 1905 sobre la relatividad especial y en su temprana exposición popular del tema. [1] Sin embargo, utilizó el término en su sentido vernáculo, refiriéndose por ejemplo al "hombre en la ventanilla del vagón de tren" o a "observadores que toman el tren como su cuerpo de referencia" o "un observador en el interior que está equipado con aparatos". Aquí el cuerpo de referencia o sistema de coordenadas -una disposición física de metros y relojes que cubre la región del espacio-tiempo donde tienen lugar los acontecimientos- se distingue del observador -un experimentador que asigna coordenadas espacio-temporales a acontecimientos alejados de él mismo observando (literalmente viendo) coincidencias entre esos acontecimientos y características locales del cuerpo de referencia.
Esta distinción entre el observador y el "aparato" del observador, como los sistemas de coordenadas, las herramientas de medición , etc., fue abandonada por muchos escritores posteriores, y hoy es común encontrar el término "observador" utilizado para implicar el sistema de coordenadas asociado a un observador (generalmente se supone que es una red de coordenadas construida a partir de un conjunto de vectores espaciales ortonormales dextrógiros perpendiculares a un vector temporal (un campo de marcos ), véase Doran [2] ). Donde Einstein se refirió a "un observador que toma el tren como su cuerpo de referencia" o "un observador ubicado en el origen del sistema de coordenadas", este grupo de escritores modernos dice, por ejemplo, "un observador está representado por un sistema de coordenadas en las cuatro variables del espacio y el tiempo" [3] o "el observador en el marco S encuentra que un cierto evento A ocurre en el origen de su sistema de coordenadas". [4] Sin embargo, no hay unanimidad en este punto, y varios autores siguen prefiriendo distinguir entre observador (como concepto relacionado con el estado de movimiento ) de la noción matemática general más abstracta de sistema de coordenadas (que puede estar relacionado con el movimiento, pero no necesariamente). Este enfoque pone más énfasis en las muchas opciones de descripción abiertas a un observador. El observador se identifica entonces con un marco de referencia observacional , en lugar de con la combinación de sistema de coordenadas, aparato de medición y estado de movimiento. [5] [6] [7] [8] [9]
También se ha sugerido que el término "observador" es anticuado y debería ser reemplazado por un equipo de observadores (o familia de observadores ) en el que cada observador realiza observaciones en su vecindad inmediata, donde los retrasos son insignificantes, cooperando con el resto del equipo para establecer relojes sincronizados en toda la región de observación y todos los miembros del equipo enviando sus diversos resultados a un recolector de datos para su síntesis. [10]
El "observador" como forma de coordenadas relativas
La dirección relativa es un concepto que se encuentra en muchos lenguajes humanos. En inglés, para describir la ubicación espacial de un objeto se pueden utilizar términos como "izquierda" y "derecha", que son relativos al hablante o a un objeto o perspectiva en particular (por ejemplo, "a tu izquierda, mientras estás frente a la puerta de entrada").
El grado de subjetividad de esta descripción es bastante sutil. Véase el Problema de Ozma para una ilustración de esto.
Algunos ejemplos impersonales de dirección relativa en el lenguaje son los términos náuticos proa , popa , babor y estribor . Se trata de términos espaciales relativos de tipo egocéntrico, pero que no implican un ego: hay proa, popa, babor y estribor en un barco incluso cuando no hay nadie a bordo.
Las afirmaciones de la relatividad especial que implican un "observador" articulan en cierta medida un tipo similar de dirección relativa impersonal. Un "observador" es una perspectiva en el sentido de que es un contexto desde el cual se evalúan los acontecimientos en otros sistemas de referencia inerciales, pero no es el tipo de perspectiva que tendría una sola persona en particular: no está localizada ni asociada con un punto particular en el espacio, sino con un sistema de referencia inercial completo que puede existir en cualquier parte del universo (dadas ciertas largas especificaciones matemáticas y advertencias).
Uso en otras disciplinas científicas
El término observador también tiene un significado especial en otras áreas de la ciencia, como la mecánica cuántica y la teoría de la información . Véase, por ejemplo, el gato de Schrödinger y el demonio de Maxwell .
En relatividad general , el término "observador" se refiere más comúnmente a una persona (o máquina) que realiza mediciones locales pasivas, un uso mucho más cercano al significado común de la palabra en inglés. En mecánica cuántica , "observación" es sinónimo de medición cuántica y "observador" de un aparato de medición y observable de lo que se puede medir. Este conflicto de usos dentro de la física es a veces una fuente de confusión.
Véase también
Referencias
- ^ Albert Einstein, Relatividad: la teoría especial y la teoría general .
- ^ Chris Doran y Anthony Lasenby (2003). Álgebra geométrica para físicos. Cambridge University Press. pág. §5.2.2, pág. 133. ISBN 978-0-521-71595-9..
- ^ Richard A Mould (2001). Relatividad básica. Springer. pág. 21. ISBN 0-387-95210-1.
- ^ Richard L. Faber (1983). Geometría diferencial y teoría de la relatividad: una introducción. CRC Press. p. 134. ISBN 0-8247-1749-X.
- ^ A. Kumar, Shrish Barve (2003). Cómo y por qué en Mecánica básica. Orient Longman. pág. 115. ISBN 81-7371-420-7.
- ^ Jean Salençon, Stephen Lyle (2001). Manual de mecánica de medios continuos: conceptos generales, termoelasticidad. Springer. pág. 9. ISBN 3-540-41443-6.
- ^ Cornille, Patrick (1993). "Ondas no homogéneas y ecuaciones de Maxwell". En Lakhtakia, Akhlesh (ed.). Ensayos sobre los aspectos formales de la teoría electromagnética . World Scientific. pág. 149. ISBN 981-02-0854-5.
- ^ Nerlich, Graham (1994). Lo que explica el espacio-tiempo: ensayos metafísicos sobre el espacio y el tiempo. Cambridge University Press. pág. 64. ISBN 0-521-45261-9.
- ^ Han-Chin Wu (2005). Mecánica de medios continuos y plasticidad. CRC Press. p. 165. ISBN 1-58488-363-4.
- ^ Oliver Davis Johns (2005). Mecánica analítica para la relatividad y la mecánica cuántica. Oxford University Press. pág. 318. ISBN 0-19-856726-X.