Imaginemos que de repente despertamos y estamos en un vagón de un tren, sin ventana ni forma alguna de ver el exterior, y nos estamos desplazando a velocidad constante (supongamos también que es uno de los trenes de levitación electromagnética de Japón, para que el rozamiento con las vías sea mínimo), la cosa es, ¿Se puede saber si el tren acelera o decelera?
Aunque parezca que voy a dar una solución a la pregunta no es así, voy a explicar por qué no se puede saber con certeza si de verdad se ha frenado o acelerado. Pues bien, veamos primero la disposición típica de un vagón de un tren:
Al estar en el tren (sin ventanas, no como en la imagen) existen estas dos posibilidades, la opción A en celeste y la opción B en naranja. Esto significa que vamos a tener dos situaciones posibles, para la supuesta aceleración o deceleración del tren.
El primer supuesto, llamémoslo 1.1 (acorde con la siguiente imagen), es en el caso en el que el tren se mueve a la velocidad constante en la dirección que mira A y acelera. Y el segundo supuesto, 1.2, es al igual que el primero solo que ahora decelera. Ahora con los supuestos en los que el tren tenía su velocidad inicial en el sentido que mira B, tenemos ahora también otros dos supuestos, el 2.1 es el caso en el que el tren decelera y el 2.2 es en el caso en el que el tren acelera.
Una vez aclarado el diagrama que incluiré a continuación, voy a dibujar las respectivas fuerzas que se sentirían debido al momento inercial en los asientos del tren para cada caso:
De este modo vemos que las fuerzas que sienten los pasajeros A y B son iguales para 1.1 con 2.1 y para 1.2 con 2.2. Así vemos que en realidad nuestros cuatro supuestos se nos han rebajado a dos, llamemos a el conjunto de 1.1 y 2.1 ahora 1 y al de 1.2 y 2.2 ahora 2.
Una cosa que podemos ir viendo ya al unir los supuestos es que sea cual sea la dirección en la que viaje el tren no se va a poder saber si acelera o decelera. Ahora bien, ya que hemos resuelto la duda de si se puede o no determinar la dirección real, veamos lo que para en los nuevos supuestos 1 y 2.
En el supuesto 1 a sentirá que el tren está acelerando mientras que en el caso de B sentirá que está decelerando. Y en el supuesto 2 sentirá ahora B que el tren está acelerando y A sentirá que está decelerando.
La única forma verdadera de saber en estos casos cuál es la dirección del tren es mediante la observación, al comparar el movimiento del tren con el exterior, el ver el paisaje pasar en una dirección nos hace ver en la dirección en la que viajamos, determinando nosotros así si lo que sentimos es la aceleración o deceleración del vehículo.
Ahora quiero dar crédito a mi amigo Manuel Ferreira, quien me explicó que Einstein por un razonamiento similar a éste, pudo llegar a razonar el comportamiento de la luz al pasar cerca de una distorsión del tejido espacio-temporal. Esto lo comentará él en una publicación pronto. Disponible en el siguiente enlace: http://bit.ly/MFL-Gr-y-ac
JFC, marzo de 2020
Jesús Fuentes
Estudiante de Grado en Química y Grado en Física,
correo: JFC@quantum-society.com
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