En la relatividad especial , un observador es un marco de referencia a partir del cual 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 arbitrario no inercial, como un marco de Rindler, que puede denominarse "observador en aceleración".
El uso de la relatividad especial difiere significativamente del significado común en inglés de "observador". Los marcos de referencia son construcciones inherentemente no locales, que cubren todo el espacio y el tiempo o una parte no trivial del mismo; por tanto, no tiene sentido hablar de un observador (en el sentido relativista especial) que tiene 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 abreviatura de un marco de referencia específico a partir del cual se mide un conjunto de objetos o eventos. Hablar de un observador en relatividad especial no es una hipótesis específica de una persona individual que está experimentando eventos, sino más bien es un contexto matemático particular desde el cual se evaluarán los objetos y eventos. Los efectos de la relatividad especial ocurren independientemente de que haya un ser sensible dentro del marco de referencia inercial para presenciarlos.
Historia
Einstein hizo un 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, usó el término en su sentido vernáculo, refiriéndose, por ejemplo, al "hombre en la ventanilla del vagón de ferrocarril" u "observadores que toman el tren como su cuerpo de referencia" o "un observador interior que está equipado con aparato". Aquí, el cuerpo de referencia o sistema de coordenadas, una disposición física de varas de medir y relojes que cubre la región del espacio-tiempo donde ocurren los eventos, se distingue del observador, un experimentador que asigna coordenadas del espacio-tiempo a eventos lejos de sí mismo mediante la observación (literalmente viendo). coincidencias entre esos eventos y características locales del organismo de referencia.
Esta distinción entre el observador y el "aparato" del observador, como sistemas de coordenadas, herramientas de medición, etc., fue descartada por muchos escritores posteriores, y hoy en día es común encontrar el término "observador" usado para implicar el sistema de coordenadas asociado de un observador (generalmente se asume que es un retículo de coordenadas construido a partir de un conjunto ortonormal de vectores espaciales perpendiculares a un vector similar al tiempo (un campo de marco ), ver 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 de espacio y 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, ya que varios autores continúan prefiriendo distinguir entre observador (como un concepto relacionado con el estado de movimiento ) de la noción matemática general más abstracta de sistema de coordenadas (que puede ser, pero no tiene por qué estar relacionado con el movimiento). Este enfoque pone más énfasis en las muchas opciones de descripción abiertas a un observador. Luego, el observador se identifica con un marco de referencia de observación , 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 hace observaciones en su vecindad inmediata, donde los retrasos son insignificantes, cooperando con el resto de los observadores. equipo para configurar relojes sincronizados en toda la región de observación, y todos los miembros del equipo envían sus diversos resultados a un recopilador de datos para su síntesis. [10]
"Observador" como forma de coordenadas relativas
La dirección relativa es un concepto que se encuentra en muchos lenguajes humanos. En inglés, una descripción de la ubicación espacial de un objeto puede usar términos como "izquierda" y "derecha", que son relativos al hablante o relativos a un objeto o perspectiva en particular (por ejemplo, "a su izquierda, mientras mira hacia el puerta principal.")
El grado en que tal descripción es subjetiva es bastante sutil. Consulte el Problema de Ozma para ver una ilustración de esto.
Algunos ejemplos impersonales de dirección relativa en el lenguaje son los términos náuticos proa , popa , babor y estribor . Estos son términos espaciales relativos, de tipo egocéntrico, pero no implican un ego: hay una proa, una popa, un puerto y un estribor en un barco incluso cuando no hay nadie a bordo.
Los enunciados especiales de relatividad que involucran a un "observador" están articulando 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 eventos en otros marcos de referencia inerciales, pero no es el tipo de perspectiva que tendría una sola persona en particular: no está localizado y no está asociado con un punto particular en el espacio, sino más bien con un marco de referencia inercial completo que puede existir en cualquier parte del universo (dadas ciertas especificaciones y advertencias matemáticas extensas).
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 una 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" con un aparato de medición y observable con lo que se puede medir. Este conflicto de usos dentro de la física es a veces una fuente de confusión.
Ver también
Referencias
- ^ Albert Einstein, Relatividad: lo especial y la teoría general .
- ^ Chris Doran y Anthony Lasenby (2003). Álgebra geométrica para físicos . Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. §5.2.2, pág. 133. ISBN 978-0-521-71595-9..
- ^ Richard Un molde (2001). Relatividad básica . Saltador. pag. 21. ISBN 0-387-95210-1.
- ^ Richard L. Faber (1983). Teoría de la geometría diferencial y la relatividad: una introducción . Prensa CRC. pag. 134. ISBN 0-8247-1749-X.
- ^ A. Kumar, Shrish Barve (2003). Cómo y por qué en Mecánica Básica . Orient Longman. pag. 115. ISBN 81-7371-420-7.
- ^ Jean Salençon, Stephen Lyle (2001). Manual de Mecánica Continua: Conceptos Generales, Termoelasticidad . Saltador. pag. 9. ISBN 3-540-41443-6.
- ^ P. Cornille (Akhlesh Lakhtakia, editor) (1993). Ensayos sobre los aspectos formales de la teoría electromagnética . World Scientific. pag. 149. ISBN 981-02-0854-5.
- ^ Graham Nerlich (1994). What Spacetime Explains: Ensayos metafísicos sobre el espacio y el tiempo . Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 64. ISBN 0-521-45261-9.
- ^ Han-Chin Wu (2005). Mecánica continua y plasticidad . Prensa CRC. pag. 165. ISBN 1-58488-363-4.
- ^ Oliver Davis Johns (2005). Mecánica analítica de la relatividad y mecánica cuántica . Prensa de la Universidad de Oxford. pag. 318. ISBN 0-19-856726-X.