Dos sucesos son simultáneos cuando suceden o se desarrollan al mismo tiempo. La palabra proviene del término latino simul, que significa, precisamente, juntamente o al mismo tiempo.
El concepto de simultaneidad es claramente comprensible y claro cuando decimos, por ejemplo, llegamos a la plaza en el mismo momento que se encendió el alumbrado y parece no ofrecer duda porque el suceso lo observamos en el mismo lugar en que se produce. No obstante, el concepto de simultaneidad se usó para determinar la longitud geográfica en el mar mediante relojes mecánicos de gran precisión, dando en el siglo XVIII solución a un problema crucial para la navegación.
Debemos recordar que la determinación de la longitud geográfica era de importancia vital importancia para atravesar el Océano Atlántico vital y para el comercio de Europa con América. Conocer el tiempo que se tardaba en atravesar el Océano era fundamental, puesto que una diferencia en el cálculo de la longitud implicaba una diferencia en los días de navegación y un exceso de tiempo de permanencia en el mar podía suponer el agotamiento de las provisiones y el escorbuto.
J. Harrison (1693-1776) inventó un reloj mecánico preciso capaz de mantener la precisión y resistir los vaivenes a bordo de un barco. Para conocer la longitud geográfica de un de un navío en el mar, solamente era necesario hacer lo siguiente (si deseamos tomar la longitud respecto al meridiano de Greenwich:
1.- Poner el reloj a las 12 cuando el Sol pasa por el meridiano de referencia (Greenwich).
2.- Para calcular la longitud del lugar del navío en el mar basta saber a qué hora Greenwich pasa el Sol sobre el meridiano lugar (la hora Greenwich del meridiano del lugar) .
3.- Esa diferencia horaria, y la relación 24 horas = 360º, nos da la diferencia de longitud geografica.
En la física clásica el principio de simultaneidad se había admitido sin crítica alguna. Se aceptaba que podían existir sucesos simultáneos en un tiempo albsoluto. Pero con la Teoría de la Relatividad Especial el concepto de simultaneidad entró en crisis.
La mecánica de I. Newton (1642-1727) decía que todos los sistemas inerciales, que se desplazan entre si con movimiento uniforme eran equivalentes para la descripción de los fenómenos mecánicos. A. Einstein (1879-1955) extendió este axioma a todos los fenómenos fisicos, lo que implicaba la compatibilidad de la física con la mecánica newtoniana. Pero el principio relativista y la constancia de la velocidad de la luz en todos los sistemas inerciales encerraba una dificultar y una aparente contradicción.
La mecánica de Newton afirmaba que si dos coches se desplazaban uno a 100 km/h y otro a 150 km/h, el segundo superaría al primero en 50 km/h. Por otra parte la luz del faro del segundo coche según a mecánica clásica también también superaría a la velocidad de la luz de los faros del primero, pero el segundo principio de la relatividad de Einstein, dice que la velocidad de la luz es constante en todos los sistemas inerciales y no se superponen las velocidades. Por lo tanto no la alcanzará. Lo cual entra en contradicción con la Mecánica Newtoniana.
Según los axiomas de la Teoría de la Relatividad la contradicción descansa en un prejuicio de la física clásica. Esta situación paradójica se podría resolver con un experimento, pero las velocidades de la teoría de la relatividad son altas (próximas a la velocidad de la luz), las distancia grandes y no se puede realizar un experimento a nivel terrestre. Hacen falta relojes que midan intervalos de tiempo muy pequeños y eso sólo se puede realizar con un experimento mental
Para determinar sucesos simultáneos en puntos distintos, A y B, necesitamos dos cronómetros sincronizados ambos lugares. Para ello es necesario:
1.- Llevar los relojes por ejemplo al punto A y los ponemos en hora. Dejamos uno de los relojes en A. Llevamos el otro reloj al punto B no tenemos seguridad de que en el desplazamiento la sincronización no se haya modificado.
2.- Para asegurar la sincronización el momento en que el de A marca cero mandamos a B una señal mediante una onda electromagnética para que lo ponga en hora. Si el cronómetro de B dista 1000 km , cuando llegue la señal a B ya no marcará el 0 cronómetro de A. ya no marcará cero, le tendremos que añadir el tiempo que tarda en llegar la señal, como conocemos la distancia, tendremos que conocer la velocidad de la señal y tendríamos que medirla, lo que significa que necesitamos un segundo reloj sincronizado, lo que nos lleva a un callejón sin salida.
Fizeau (1819-1896) había medido la velocidad de la luz con un solo reloj porque aceptaba una premisa tácita: que la velocidad a la ida y a la vuelta fuera la misma. Pero para aceptar el reloj universal que pudiera marcar la misma hora en todos los puntos era necesario bien que la velocidad de transmisión fuera infinita. No obstante, el hecho de que la luz tuviera una velocidad finita hacía que la simultaneidad de dos sucesos separados en espacio no se pudiera garantizar.
La simultaneidad que se admitía con el tiempo absoluto newtoniano, era imposible establecer con la visión relativista, porque el tiempo absoluto que pasaba de forma eterna y uniforme con independencia de cualquier suceso exterior. La simultaneidad de dos sucesos en la Teoría de la Relatividad no se podía garantizar si los sucesos no se daban en el mismo punto.
Con este punto de vista sólo se podía asegurar que dos sucesos A y B, separados en el espacio, eran simultáneos cuando eran percibidos al mismo tiempo por un observador situado a igual distancia de ambos.
En la simultaneidad relativista se establecía un claro vínculo entre tiempo (la hora) en dos lugares y luz (onda electromagnética con velocidad finita que transmite la información).
A continuación, exponemos experimento mental que pone de manifiesto que la simultaneidad es un concepto que depende del observador y que lo que para un observador dos sucesos son simultáneos, para otro no lo son.
Supongamos que un observador (Luis) se encuentra en el punto M de un andén rectilíneo equidistante de dos farolas A y B situadas en el andén que puede encender simultáneamente con un interruptor.
Cuando Luis acciona el interruptor, la luz de las dos farolas llega simultáneamente a M puesto que la luz recorre el mismo espacio (AM = M B). Luego para Luis el encendido de las farolas es simultáneo.
Supongamos que un segundo observador (Juan) circula por una vía rectilínea paralela al andén con una velocidad v. Si Luis acciona el interruptor que enciende las farolas en el momento que Juan pasa frente al punto M del andén. Como el sistema de referencia de Juan mueve respecto al de Luis y Juan avanza acercándose a la farola B, la luz de ésta le llegará antes que la de A, por lo tanto, los sucesos de encendido de las farolas no son simultáneos para Juan.
La simultaneidad, desde la visión relativista, influye en el principio de causalidad, ya que el suceso, F, que causa el efecto E, pueden observarse como simultáneos desde algún lugar, e incluso desde el que se pudiera observar E antes que F. Pero eso lo analizaremos en otro articulo más adelante.
