Otras carreras Dudas en la Teoría Especial de la Relatividad

[Pola]

Estuve el otro día releyendo un poco el libro de "Notas autobiográficas" y me tropecé que con el siguiente párrafo que transcribo entero:

"No existe simultaneidad entre sucesos distantes; tampoco existe, pues, acción inmediata a distancia en el sentido de la mecánica de Newton. Es cierto que la introducción de acciones a distancia que se propagan con la velocidad de la luz sigue siendo pensable en esta teoría; pero parece poco natural, porque en una teoría semejante no podría haber ninguna expresión razonable para el principio (de conservación) de la energía. Parece por tanto inevitable describir la realidad física mediante funciones continuas en el espacio. Por eso el punto material no puede entrar ya en consideración como concepto básico de la teoría"

Hay algunas cosas que no entiendo. Siguiendo vuestras indicaciones las voy a ir preguntando de una en una, a ver si podéis ayudarme a solucionarlas.

No entiendo por qué razón si se suponen acciones a distancia que se transmiten a la velocidad de la luz, no hay una expresión razonable para el principio de conservación de la energía. ¿Alguien me lo podría explicar?

Además, si no hay acciones a distancia instantáneas, la única solución que cabe es que se transmitan a la velocidad de la luz. Es lo que yo siempre había supuesto. El párrafo parece indicar que ésa no es la solución. ¿No? ¿Cuál sería entonces?

Un saludo

[pod]

Bueno, al tratarse de una autobiografía, que expresa los pensamientos de su autor, tendrías que preguntarle a él lo que quería decir. Parece poco probable que lo puedas hacer, así que contestaré como buenamente pueda.

No entiendo por qué razón si se suponen acciones a distancia que se transmiten a la velocidad de la luz, no hay una expresión razonable para el principio de conservación de la energía. ¿Alguien me lo podría explicar?

Primero, habría que ver a qué nos referimos por "acción a distancia". Vayamos por partes: ¿Qué es una "acción"? En este contexto, se refiere a la interacción entre dos o más "cosas". Podemos suponer que dichas "cosas" ya existían antes de la interacción y lo siguen haciendo después de ella. Fíjate que estas suposiciones no cubren todas las interacciones posibles; sabemos que existen interacciones donde se destruyen "cosas" y/o aparecen "cosas" que antes no existían... No obstante, esta simplificación es suficiente para debatir los casos típicos de (probable) acción a distancia, como la gravedad o el campo electromagnético.

En general, en una interacción de este tipo, como la naturaleza de las "cosas" que intervienen en ellas no cambia, lo habitual es que se produzca un intercambio de energía (y/o momento). Si la interacción es inmediata, entonces no hay problema: la energía que sale de una de las "cosas" va a parar a la otra y la energía se conserva. Pero, si hay una demora en la interacción, la cosa no es tan simple. La energía desaparece de una de las "cosas" y un tiempo más tarde aparece en la otra (o... por qué no, podría pasar al revés). Al final, la energía se conserva, pero durante un tiempo la conservación se ha violado.

Las palabras del autor dejan entrever que esta violación temporal de la conservación no le parece razonable.

La solución seria introducir una "tercera cosa" que tuviera la energía en el intervalo de tiempo. Según en qué nivel de física quieras quedarte, esta "tercera cosa" podría ser una partícula o un campo (cosas que, como sabemos, no son enteramente diferentes).

Si hablamos de partículas, entonces uno podría describir toda interacción a distancia como un proceso en dos partes: (1) una de las "cosas" aporta energía para crear una partícula, y envía la partícula hacia la otra "cosa"; (2) la partícula llega a la segunda "cosa" y le cede la energía. El resultado neto es el mismo, sólo que en el transitorio había una partícula intermediaria. Si tenemos en cuenta el conjunto de las dos cosas que interactúan más la partícula intermediaria, entonces la energía (y el momento) se conservan en todo el tiempo. Claro, que uno puede decir que, vista así, la acción no es a distancia. Ya que las dos "cosas" no interaccionan directamente a través de su distancia, sino a través de una partícula intermediaria. Y la interacción entre cada "cosa" y la partícula es local en ambos caso.

Además, si no hay acciones a distancia instantáneas, la única solución que cabe es que se transmitan a la velocidad de la luz. Es lo que yo siempre había supuesto. El párrafo parece indicar que ésa no es la solución. ¿No? ¿Cuál sería entonces?

En realidad, nadie fuerza que sea la velocidad de la luz. Puede ser una velocidad menor. Si pensamos en partículas intermediarias, dependerá de la masa de la misma. Las interacciones mediadas por partículas sin masa se transmitirán a la velocidad de la luz (ejemplos: la propia luz, la gravedad, la interacción fuerte fundamental). Si la partícula tiene masa, entonces será una velocidad menor (ejemplos, interacción débil o la interacción fuerte residual, mediada por piones con masa).

[Pola]

Pues muchas gracias, Pod.

Una vez explicado es evidente. Pero la verdad es que ni se me ocurrió, ni se me habría ocurrido la respuesta.

Un saludo