viernes, 9 de mayo de 2014

Time is only one but is appreciated differently on Earth and in the cosmos: Why the Classical Theory of Relativity may be applied to time


                                               To the Lord of the Universe
Index
1. Premise
2. Classical Theory of Relativity
3. Why the Classical Theory of Relativity applies to time
4. Evolution of the study of motion of bodies in space
5. Conclusion
1. Premise
The senses of human beings appreciate the time differently, depending on where the person is: the earth or outer space. The senses of an astronaut in his space lab only perceive the darkness of the universe around him and the light of the celestial bodies in the distance; this reveals that for the astronaut time does not present significant evidence of physical change. The opposite occurs on earth, where the senses of people permanently capture the biggest and most visible consequences of the passage of time as the day and night and the seasons: winter, spring, summer and fall. For the foregoing reasons, I have concluded that the Theory of Classical Relativity or Theory of Relativity of Galileo Galilei is also applicable to time; to explain this idea is the main objective of this essay.
2. Classical Theory of Relativity
In the western world, philosophers and scientists of Antiquity, the Middle Age and Modern Age were interested in discovering the secrets of the universe but some of his discoveries were ignored and sometimes censored by the limitations imposed by religion at that time. The best known is the case of Galileo Galilee (1564-1642), condemned by the Inquisition for remember and support the theory of Nicolaus Copernicus (1473-1543), who years earlier had claimed that the sun and not the earth was the center of the universe, and that earth, moon and planets revolves the sun.
In his extensive scientific work, Galileo showed great interest in the study of the motion of bodies in space. Galileo said that the motion of bodies is relative and depends on where the observer perceives motion. This premise of Galileo may be checked easily when you travel in an airplane or on a ship. If you see through the window of the airplane or watch inside the plane you do not feel that the plane is moving. The aircraft movement is imperceptible to who is inside. The same applies to those who are in the interior of a ship. But people who are on the ground or are in another boat if can perceive the movement of the aircraft or ship. If you look at this time around, the earth seems quiet; you do not perceive that the earth is moving; however, in reality, the earth is moving at a speed of 108,000 kilometers per hour, but human beings here on earth do not feel it. Instead, an astronaut from a space station if can perceive the movement of the earth. These examples explain in practical terms what is known as the Theory of Classical Relativity or Theory of Relativity of Galileo Galilee.
3. Why the Classical Theory of Relativity applies to time
So far, the Classical Theory of Relativity has been applied only to the motion of bodies in space. But I think the theory is applicable to time because the same premises applicable to the assessment of the movement of bodies in space are also applicable to the assessment of the time in space. Indeed, the same that happens with the appreciation of the motion of bodies on the ground, depending on where the observer is, it does occurs with the appreciation of time, depending on if the observer is in the earth or in outer space. From the earth humans perceive the consequences of time; but an astronaut in his space station does not see these changes in his environment because in the cosmos there is not day nor night, nor winter, spring, summer or fall. From his space laboratory he only can see the areas of light and shadow of earth but does not perceive the effects of time in outer space around him; therefore, we can say that the appreciation of time is relative and depends on where the observer is: the earth or outer space.
4. Evolution of the study of the motion of bodies in space
Since ancient times man has tried to understand the motion of bodies in space, beginning with the motion of the earth and stars. Studies by Isaac Newton, in the 17th century, show that the most ancient civilizations Babylon, Chaldea, Egypt, Greece and Rome knew that the earth and the planets revolve around the sun. There is evidence that prove that a Greek astronomer, Aristarchus of Samos (310 BC -230 BC), first introduced the idea of Heliocentrism. However, historical sources have attributed the authorship of the concept only to Nicolaus Copernicus (1473-1543), for his book On the celestial spheres (1531).
Copernicus’s work was continued by a German mathematician and astronomer, Johannes Kepler (1571-1630), who studied the motion of the planets and created three concepts known as Kepler's laws, which confirm that the earth and planets move around the sun in an elliptical shape and variable speed depending on the distance from the sun: maximum speed at perihelion and minimal speed at aphelion.
Isaac Newton (1643-1727), English philosopher and mathematician continued and expanded the research of his predecessors. He studied the phenomenon of light and created a new discipline, the mathematical calculation, to predict the changes of matter. He formulated the Universal Law of Gravitation that explains the attraction between the bodies. Newton deduced that the sun, by its gigantic mass attracts the earth and planets. Earth attracts the moon, planets attract each other and in the same way the earth attracts the apple falling to it. It is the gravitational force, according to Newton, which operates throughout the universe, so that gravity is a universal law.
Newton formulated three concepts about the effect that exert the force on the motion of bodies, ideas known as Newton's laws. He also studied the properties of matter and concluded that the bodies become light and vice versa, anticipating the concept of mass and energy as a unit, developed two hundred years after by Albert Einstein.
In 1905, the scientist Albert Einstein (1879-1955), published his Theory of Special Relativity, which explains the motion of bodies in space and adds a new dimension: time, which represents a complete revolution in the study of the subject, since previous scientists had considered time as an absolute magnitude. Einstein changed the concept and demonstrated that time is relative and integrates an indivisible unit with space. In 1915 he expands its studies on the subject and develops the Theory of General Relativity, which explains how space, time, matter and energy are related.
Einstein develops a new theory of gravity and ensures that the mass of bodies curve space around and that is the cause of attraction between bodies. He said that the gravitational force does not exist; it is the curvature of space what pushes the bodies. The sun, with its large mass bends the space around the earth and therefore the earth is attracted to the sun. The earth, with its large mass bends space around and attracts the moon. The planets bend space around and attract each other. His theory of the curvature of space was verified by testing at times of solar eclipse in the twenties and observing Mercury's orbit around the sun. Both tests found that light bends in space around the sun. This changed the idea of gravity that survived two hundred years since Isaac Newton formulated his Theory of Universal Gravitation. Einstein therefore created a new theory of gravity that represents a new vision of the universe.
In parallel, Einstein studied the laws of matter and explained how the mass of bodies is converted into energy, giving rise to a new reality in the world: the Atomic Age.
5. Conclusion
Only as a metaphor, we could talk about the existence of a cosmic time and human time. But that distinction is an arbitrary creation used solely to better understand reality, because time is one only in the cosmos and on earth. Humans have created limited time concepts that do not exist in reality but serve to organize the activities of life: seconds, minutes, hours, days, weeks, months and years. The concept of time in units of measurement is a human invention. The cosmic time is one only in one only space where the Astros are in permanent motion.
Space and time is one unit. In the cosmos that unit is perfect and indissoluble. But on earth humans make distinction between one and another supported by the physical evidence provided the phenomena of day, night and seasons, phenomena which, in turn, lead to changes in nature. These changes are evidence of the passage of time.
In cosmic time there is no second, minute, hour, week, month or year. All that exists is the motion of the stars; that is the measure of time.
The cosmic time is only one dimension inseparably united to cosmic space.
Galileo could not apply his theory of relativity to time for a simple reason: because in his epoch space travel was not known and, therefore, he could not know that time in space is seen differently than on earth. But human beings of the 20th  and 21st  century know the perspective of the universe from space by mean of photographs and other evidence taken in outer space; so man can today to distinguish the time from Earth and the time from space. Consequently, we can conclude that the Classical Theory of Relativity of Galileo may be applied today to time; that is my hypothesis.
Other essays by the author on the theme:
Relativity of the mathematical exactitude
Space and time is one unit


El tiempo es uno solo pero se aprecia de manera diferente en la tierra y en el cosmos: Por qué la Teoría de la Relatividad Clásica es aplicable al tiempo


                                                           Al Dios del Universo
Índice
  1. Premisa
  2. Teoría de la Relatividad Clásica
  3. Por qué la Teoría de la  Relatividad Clásica es aplicable al tiempo
  4. Evolución del estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio
  5. Conclusión
1.      Premisa
Los sentidos de los seres humanos aprecian el tiempo de manera diferente, dependiendo del lugar donde se encuentre la persona: la tierra o  el espacio exterior. Los sentidos de un astronauta en su laboratorio espacial solo perciben la obscuridad del universo a su alrededor y la luz de los cuerpos celestes visibles en la distancia; esto revela que para el astronauta el tiempo no presenta evidencia significativa de cambio físico.  Ocurre lo contrario en la tierra,  donde los sentidos de las personas si captan permanentemente las consecuencias más visibles y mayores del paso del tiempo como el día y la noche y las estaciones: invierno, primavera, verano y otoño. Por las razones antes expuestas, he llegado a la conclusión de que la Teoría de la Relatividad Clásica o Teoría de la Relatividad de Galileo Galilei es también aplicable al tiempo, tema que constituye el objetivo principal de este ensayo,  el cual desarrollo a continuación.
2.      Teoría de la Relatividad Clásica o Teoría de la Relatividad de Galileo
En el mundo occidental, los filósofos y científicos de la Edad Antigua, de la Edad Media y parte de la Edad Moderna se interesaron por descubrir los secretos del universo pero algunos de sus descubrimientos fueron ignorados y en algunas ocasiones censurados por las limitaciones que imponía la religión en ese momento. El caso más conocido es el de Galileo Galilei (1564-1642), condenado por la Inquisición por recordar y apoyar la teoría de Nicolás Copérnico (1473-1543), quien años antes había afirmado que la tierra no era el centro del universo como lo sostenía el pensamiento de la época, sino que el centro del universo era el sol,  alrededor del cual giraba la tierra, la luna y los planetas.
En  su extensa obra científica, Galileo mostró gran interés por el estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio. Galileo aseguró que el movimiento de los cuerpos es relativo y depende del lugar en que el observador perciba el movimiento. Esta premisa de Galileo la comprobamos fácilmente cuando viajamos en un avión o en un barco. Si usted se asoma por la ventana del avión u observa  el interior del avión usted no percibe que el avión se está moviendo. El movimiento del avión es imperceptible para quien está en su interior. Lo mismo ocurre a quien está en el interior de un barco. Pero las personas que están en tierra o que están en otro barco si pueden percibir el movimiento del avión o el barco. Si usted mira en este momento a su  alrededor la tierra parece quieta; usted no percibe que la tierra se está moviendo; sin embargo, en la realidad, la tierra se está moviendo a una gran velocidad de 108.000 kilómetros por hora, pero los seres humanos aquí en la tierra no nos damos cuenta de ello. En cambio, un astronauta desde una estación espacial si puede percibir el movimiento de la tierra. Estos ejemplos explican en forma práctica lo que se conoce como la Teoría de la Relatividad Clásica o Teoría de la Relatividad de Galileo Galilei. 
3.      Por qué la Teoría de la Relatividad Clásica es aplicable al tiempo
Hasta ahora, la Teoría de la Relatividad Clásica ha sido aplicada sólo al movimiento de los cuerpos en el espacio. Pero creo que la Teoría es aplicable al tiempo, porque las mismas premisas aplicables a la apreciación del movimiento de los cuerpos en el espacio son aplicables también a la apreciación del tiempo en el espacio. En efecto, lo mismo que ocurre con la apreciación del movimiento de los cuerpos en la tierra, dependiendo de donde se encuentre el observador, ocurre con la apreciación del tiempo, dependiendo de si el observador se encuentra en la tierra o en el espacio exterior. Desde la tierra los seres humanos percibimos las consecuencias del paso del tiempo; pero un astronauta en su estación espacial no percibe esos cambios en su entorno porque en el cosmos no hay ni día ni noche ni invierno, primavera, verano ni otoño. Desde la distancia el astronauta podrá ver sólo las zonas de luz y sombra de la tierra pero no percibirá los efectos del tiempo en el espacio exterior a su alrededor; en consecuencia, podemos afirmar que la apreciación del tiempo como lo conocemos los seres humanos es relativa y depende del lugar donde se encuentre el observador: la tierra o el espacio exterior.
4.      Evolución del estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio
Desde la Antigüedad el hombre ha tratado de comprender el movimiento de los cuerpos en el espacio, comenzando por el propio movimiento de la tierra y de los astros. Estudios realizados por Isaac Newton en el siglo XVII, demuestran que las civilizaciones más antiguas, Babilonia, Caldea, Egipto, Grecia y Roma sabían que la tierra y los astros giran alrededor del sol. Existen testimonios que prueban que un astrónomo griego, Aristarco de Samos (310 A.C-230 A.C), expuso primero la idea del Heliocentrismo.  Sin embargo, las fuentes de la historia han atribuido la paternidad del concepto únicamente a Nicolás Copérnico (1473-1543), por su libro Sobre de las esferas celestiales (1531).
El trabajo de Copérnico fue continuado por un matemático y astrónomo alemán, Johannes Kepler (1571-1630), quien estudió el movimiento de los planetas y formuló tres conceptos conocidos como las leyes de Kepler, los cuales ratifican que la tierra y los planetas se mueven  alrededor del sol  en forma elíptica y a velocidad variable dependiendo de la distancia respecto al sol: velocidad máxima en el perihelio y mínima en el afelio.
Isaac Newton (1643-1727), filósofo y matemático inglés sigue y amplía la línea de investigación de sus predecesores. Estudia el fenómeno de la luz y crea una nueva disciplina, el cálculo matemático, para predecir el cambio de la materia.  Formuló la Ley de la Gravitación Universal que explica la atracción que ejerce la masa de los cuerpos sobre otros cuerpos.  Newton dedujo que el sol, por su gigantesca masa, atrae a la tierra y a los planetas; la tierra atrae a la luna, los planetas se atraen entre si y de la misma manera la tierra atrae a la manzana que cae a ella. Es la fuerza gravitacional, según Newton, que opera en todo el universo, por lo que la gravedad es una ley universal.
Newton formuló tres conceptos sobre el efecto que ejerce la fuerza sobre el movimiento de los cuerpos, ideas conocidas como las leyes de Newton. También avanzó en el estudio de las propiedades de la materia y dedujo que los cuerpos se convierten en luz y viceversa, adelantándose al concepto de masa y energía como unidad, que sería desarrollado doscientos años después por Albert Einstein.
En el año 1905, el científico Albert Einstein (1879-1955), publicó su Teoría de la Relatividad Especial, en la que estudia el movimiento de los cuerpos en el espacio y  agrega una nueva dimensión: el tiempo, lo cual representa una completa revolución en el estudio del tema, ya que los científicos anteriores habían considerado al tiempo como una magnitud absoluta. Einstein cambia el concepto y demuestra que el tiempo y el espacio son relativos y constituyen una unidad indivisible. En 1915 amplía sus estudios sobre la materia y desarrolla la Teoría de la Relatividad General, en la que explica cómo se relacionan espacio, tiempo, materia y energía.
Einstein elabora una nueva teoría de la gravedad y asegura que la masa de los cuerpos curva el espacio a su alrededor y esa es la causa de la atracción entre los cuerpos. La fuerza gravitacional no existe, lo que existe es la curvatura del espacio que empuja los cuerpos y los atrae hacia otros cuerpos. El sol, con su gran masa, curva el espacio alrededor de la tierra y por eso la tierra es atraída hacia el sol. La tierra, con su gran masa, curva el espacio a su alrededor y atrae a la luna. Los planetas curvan el espacio a su alrededor y se atraen entre sí. Su teoría de la curvatura del espacio fue comprobada mediante pruebas en momentos de eclipse de sol en los años veinte  y observando la órbita de Mercurio alrededor del sol. En ambos casos se comprobó que la luz se curva en el espacio alrededor del sol. Esto cambió la idea de la gravedad vigente desde que Isaac Newton doscientos años antes formuló su Teoría de la Gravitación Universal.  Einstein creó, pues, una nueva teoría de la gravedad que representa una nueva visión del universo.
En paralelo, Einstein estudió las leyes de la materia y explicó cómo la masa de los cuerpos se convierte en energía, dando origen a una nueva realidad en el mundo: la Era Atómica.
5.      Conclusión
Sólo como una metáfora, podríamos hablar de la existencia de un tiempo cósmico y de un tiempo humano. Pero esa distinción es una creación arbitraria empleada únicamente para comprender mejor la realidad, porque el tiempo es uno sólo en el cosmos y en la tierra. Los seres humanos han creado conceptos limitados de tiempo que no existen en la realidad pero que sirven para ordenar las actividades de la vida: segundos, minutos, horas, días, semanas, meses y años. El concepto de tiempo en unidades de medida es una invención humana. El tiempo cósmico es uno sólo en un solo espacio donde  los astros  se encuentran en movimiento permanente.
Tiempo y espacio constituyen una unidad. En el cosmos esa unidad es perfecta e indisoluble.  Pero en la tierra los humanos hacemos distinción entre uno y otro apoyados en la prueba física que nos proporcionan los fenómenos ya descritos de día, noche y estaciones, fenómenos que, a su vez, provocan cambios en la naturaleza. Esos cambios son las evidencias del paso del tiempo.
En el tiempo cósmico no existe segundo,  minuto,  hora, día, semana, mes ni año;  lo único que existe es el movimiento de los astros; esa es la medida del tiempo.
El tiempo cósmico es una sola dimensión inseparablemente unida al espacio cósmico.
Galileo no pudo aplicar su teoría de la relatividad al tiempo por una razón muy simple: porque en su época no se conocían los viajes al espacio y, en consecuencia, él no podía saber que el tiempo en el espacio se aprecia diferente a como se aprecia en la tierra. Pero los seres humanos del siglo XX y XXI si conocen la perspectiva del universo desde el espacio por fotografías y otras evidencias tomadas en el espacio exterior; por eso, podemos distinguir el tiempo desde la tierra y el tiempo desde el espacio. En consecuencia, se puede concluir que la Teoría de la Relatividad Clásica de Galileo es aplicable hoy al tiempo; esa es mi hipótesis.
Otros ensayos del autor sobre el tema:
Relativity of the mathematical exactitude
Space and time is one unit