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Espacio: es dónde ocurren las cosas.
Tiempo: es cuándo ocurren las cosas.
Podemos medir dónde están las cosas
y cuándo ocurren,
pero en la física moderna,
nos damos cuenta de que cuándo y dónde
en realidad son parte de la misma pregunta.
Porque si se trata de comprender el universo,
tenemos que reemplazar el espacio tridimensional más el tiempo
por un concepto solo:
el espacio-tiempo de 4 dimensiones.
Exploraremos y explicaremos el espacio-tiempo
en esta serie de animaciones.
¿Animaciones?
Sí.
Bueno, no somos muy animados, ¿no?
¡Claro que sí! Mira, puedo ir de aquí a aquí.
¡Guau! ¿Cómo llegas de aquí a allí?
¿Cuán rápido fuiste?
¿Corriste? ¿Caminaste?
¿Fuiste en línea recta?
Para responder eso, tendrás que hacer que la física de caricaturas
se parezca más a la física de la física.
Necesitarás más paneles.
¡Más paneles, por favor!
Bien, en cada panel, Andrew está en un lugar un poco diferente.
Por eso puedo ver que cada uno registra
dónde está Andrew en distintos momentos.
Es genial. Pero sería más fácil de ver
lo que ocurre si pudiéramos cortar
los cientos de paneles y apilarlos
como en un libro.
Bien, ahora pasemos las hojas del libro
para poder ver un panel tras otro,
pasando 24 por segundo.
¡Vean! Les dije que era una animación.
Ahora pueden verme caminando.
Dibujar todos esos paneles y colocarlos en un libro
es solo una manera de registrar mi manera de moverme.
Así funciona la animación e incluso las películas.
Resulta que, caminando a mi velocidad,
me lleva 2 segundos pasar cada poste de la cerca,
y están espaciados cada 4 metros.
Podemos calcular que mi velocidad,
cuán rápido me muevo en el espacio,
es de 2 metros por segundo.
Pero lo podría haber calculado con los paneles
sin tener que recorrerlos.
Desde el borde del libro
pueden verse todas las copias de los postes de la cerca
y todas las copias de Andrew
y él está en un lugar levemente diferente en cada una.
Ahora podemos predecir todo lo que le sucederá a Andrew
si pasamos de a 24 páginas por segundo,
incluso su velocidad de movimiento,
con solo mirar.
No hace falta pasar las hojas.
El borde de este libro animado
se conoce como diagrama espacio-tiempo
y el paseo de Andrew, adivinaste,
el espacio y el tiempo.
La línea que representa el paseo de Andrew
es su línea de universo.
Si salgo a correr en lugar de caminar,
podría pasar un poste de cerca por segundo.
Él no es muy atlético.
Como sea, si miramos este libro desde el borde
podemos hacer el mismo análisis que antes.
La línea de universo para el trote de Andrew
es más inclinada
que la línea de universo de la caminata de Andrew.
Se nota que va 2 veces más rápido que antes,
sin recorrer los paneles.
Pero aquí está la parte inteligente.
En la física, siempre es bueno ver las cosas desde otras perspectivas.
Después de todo, las leyes de la física
deberían ser las mismas para todos
o nadie las cumpliría.
Por eso, repensemos nuestras animaciones,
hagamos que la cámara siga el trote de Andrew
conforme se aproximan los postes y pasan tras él.
Seguimos viéndolo como un libro de paneles,
no es necesario volver a dibujar nada.
Simplemente movemos levemente los cuadros recortados
hasta que la línea inclinada de universo
se hace completamente vertical.
Para ver el porqué, pasemos las hojas.
Sí, ahora estoy inmóvil, trotando en el lugar,
en el centro del panel.
En el borde del libro animado,
mi línea de universo iba directamente hacia arriba.
Los postes de la cerca vienen y me pasan.
Ahora son sus líneas de universo las inclinadas.
Este reordenamiento de los paneles se conoce como
transformación de Galileo,
y nos permite analizar la física desde la perspectiva de otra persona.
En este caso, desde la mía.
Después de todo, siempre es bueno ver las cosas desde otros puntos de vista,
sobre todo cuando los espectadores se mueven
a distintas velocidades.
Mientras las velocidades no sean demasiado altas.
Si se trata de un rayo cósmico que se mueve a la velocidad de la luz,
nuestro libro de animación de tu punto de vista se desmorona.
Para evitar que eso suceda,
tendremos que pegar paneles entre sí.
En vez de una pila de paneles separados,
necesitaremos un bloque sólido de espacio-tiempo,
que veremos en la próxima animación.