La teoría de la relatividad especial, es sin lugar a dudas uno de los descubrimientos con mayor impacto en la interpretación de la física hasta el día de hoy. A pesar de que las ideas y postulados que surgen de ella parecen ser contra intuitivos, estos pueden, con un poco de imaginación, ser explicados.

Las mejores frases de Albert Einstein sobre la ciencia, Innovación y Desarrollo

Albert Einstein es uno de los físicos más famosos que hayan existido y sus descubrimientos de lo más trascendente. Por ello un podría llegar a intimidarse cuando se topa frente a frente con uno de sus más grandes trabajos como lo es la teoría de la relatividad. Sin embargo, no podríamos estar más equivocados, si bien no podemos negar que existe una gran complejidad en su trabajo, realmente el entenderlo es más una cuestión de conceptos. Einstein nunca fue conocido por abusar de las matemáticas o por crear fórmulas complejas que solo unos pocos pudieran entender, sino que prefería crear escenarios en su mente en donde pudiera encontrar el significado de los fenómenos físicos con la mayor simpleza posible. No hay mejor forma de entender cómo trabajaba la mente de este gran científico que explicando el experimento mental que lo llevó a desarrollar la teoría de la relatividad especial.  

Cono de luz, Wikipedia

La teoría de la relatividad se desarrolla alrededor de tres elementos físicos: la luz, el tiempo y el espacio. Estas tres cosas forman parte de nuestra vida diaria, podría decirse que son fenómenos intrínsecos del universo y en cierta forma absolutos. Para la escala en la que vivimos el tiempo se mueve de forma constante y absoluta las cosas ocurren en un momento para todos, el espacio nos rodea y es el mismo siempre y la luz llena todo a nuestro alrededor y se mueve a la velocidad de la luz (aproximadamente 300,000,000 m/s). Sin embargo, cosas que parecen constantes en nuestro día a día pueden realmente no serlo si viajamos en nuestra imaginación y ponemos a prueba los límites de la física. Hagamos el recorrido en tren que hizo Einstein para develar uno de los grandes secretos del universo.

Teoría de la relatividad de Einstein, Franchicomol

Supongamos que alguien viaja en un tren a 200 km/h si esa persona lanza una pelota a 20 km/h en la misma dirección en la que viaja el tren, para él esta pelota se mueve a 20 km/h. Sin embargo, alguien parado a un costado fuera del tren que midiera la velocidad de la pelota estaría viajando a 200 + 20 km/h (220 km/h). Esto va acorde a las las ideas de Newton de que la velocidad no es absoluta sino que depende del punto de referencia de quién mide. Ahora si hacemos este experimento con la luz veríamos que tanto para el individuo dentro y fuera del tren la velocidad de la luz sería la misma (300,000,000 m/s). El que la velocidad de la luz (en el vacío) es la misma para cualquier observador, esto es un hecho y hay muchos experimentos que lo comprueban.

Ahora supongamos lo siguiente, dos relámpagos caen al mismo tiempo en la parte frontal y trasera del tren alguien parado afuera vería los relámpagos caer simultáneamente, pero si el tren va extremadamente rápido un poco menos que la velocidad de la luz, entonces la persona en el tren vería un rayo delantero caer antes que el trasero. Esto lo sabemos porque ya hemos comprobado que la luz se mueve a una velocidad constante, entonces si estamos dentro del tren observamos primero la luz del relámpago que cae en adelante de la dirección en la que viajamos y después la luz del relámpago trasero ya que nos estamos alejando de ella. Si la velocidad está descrita como velocidad=distancia/tiempo y sabemos que la velocidad es constante para la luz esto indica algo sumamente extraordinario ¡El tiempo y la distancia cambian! Esto significa que para un objeto o alguien viajando a velocidades muy altas el tiempo ocurre más despacio y las distancias de deforma. A este cambio en el tiempo se le llama dilatación del tiempo y es uno de los fenómenos que rige las leyes del universo de objetos viajando a velocidades cercanas a la luz. 

Un objeto masivo como la Tierra doblará el espacio-tiempo, y causará que los objetos caigan hacia él, NASA