TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

En 1906 el físico Albert Einstein (1879 - 1955) formuló la Teoría de la Relatividad Especial

el trabajo de Einstein comenzó con un acertijo:

un movil emite luz hacia adelante y hacia atras ¿cual de los dos rayos de luz se mueve con mayor velocidad en relacion al suelo?
la respuesta correcta es:

¿el rayo de luz delantero se mueve con mayor velocidad?
¿el rayo de luz trasero se mueve con mayor velocidad?
¿los dos rayos se mueven a la misma velocidad? si
según la mecánica clásica la primera respuesta seria la correcta, sin embargo un experimento realizado en 1887 por los fisicos A. Michelson y E. Morrley encontraron que la respuesta correcta era la ultima.
la velocidad de la luz es constante sin importar quien ni como se emitio.
la relatividad especial toma el hecho de la constancia de la velocidad de la luz como condicion basica para la construccion de la teoria.
ademas, einstein introduce otro elemento:
 ¿que dice la relatividad especial?
la coordenada del tiempo se debe tratar como una coordenada mas del espacio.
las consecuencias de esta son inimaginables:
  • un intervalo de tiempo medido en tierra no es igual al mismo intervalo medido desde un movil
  • una distancia medida en tierra no es igual a la misma distancia medida desde un movil
la masa y la energia son conceptos equivalente. la masa puede convertirse en otras formas de energia (como por ejemplo, ondas de luz) y al contrario. de aqui sale la famosa formula:
E=mc2
(E = energia, m = masa, c = velocidad de la luz)
ejem´plos que se ha comprobado la conversion de masa en energia son la fusion nuclear y la creacion y aniquilacion de la materia.
relatividad general
la gravedad es una fuerza de atraccion universal que sufren todos los objetos con masa, sea este un electron o una estrella.
en 1915 einstein extendio los conceptos de la relatividad especial para explicar la atraccion entre masas.
la relatividad general es la teoria relativista de la gravitacion y sirvio de base para desarrollar el modelo cosmologico del big bang.
la estructura del espacio tiempo es modificada por la presencia de un agujero negro:

segun newton la fuerza de gravedad aparece automaticamente siempre que hayan dos masas.
¿cual es el problema con esa teoria?
para entender las dificultades con la teoria de newton, que motivaro a einstein a buscar una mejor solucion, considere el siguiente experimento imaginario:
La Tierra y la Luna se atraen gravitacionalmente de forma recíproca. Supongamos que la Luna cambia de lugar repentinamente (por ejemplo como consecuencia de un impacto con un asteroide). La Tierra siente ahora una fuerza de gravedad más intensa porque la Luna se encuentra más cerca. La pregunta es: ¿Cuánto tiempo le toma a la Tierra para 'sentir' la nueva posición de la Luna?

segun la teoria clasica de newton ese tiempo es 0.0 segundos, es decir, la accion de la gravedad se trasmite a una velocidad infinita.
esto es imposible, ya sabemos que la maxima velocidad que se da en la naturaleza es la velocidad de la luz, lo cual es justamente el postulado primordial que uso einstein para su teoria de la relatividad especial. este dilema se resuelve con la teoria de la gravedad de einstein o teoria de la relatividad general.
¿Qué dice la teoría de la Relatividad General?
  • La gravedad (o atracción entre cuerpos con masa) es consecuencia de la forma del espacio. 
  • La fuerza que sentimos cuando nos movemos en un sistema acelerado (por ejemplo cuando la buseta frena) tiene la misma naturaleza que la fuerza de atracción entre masas (por ejemplo la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra sobre la Luna).
una forma muy compacta de expresar el punto central de la teoria de la relatividad general es diciendo que la gravedad es equivalente a la curvatura del espacio.
pero, ¿que significa todo esto?
para entenderlo, vamos a tomar un ejemplo en el que tenemos que poner a trabajar nuestra imaginacion, supongamos que vivmos en un mundo de dos dimenciones (en vez de tres), por ejemplo en una hoja de papel (sin profundidad).
Vamos a medir la forma del espacio usando una rejilla. La distancia entre un nodo y su vecino es el patrón de medida:

Cuando no existe materia alguna el espacio es plano. Todas las celdas de la rejilla son del mismo tamaño


Coloquemos una estrella en medio de este espacio. La presencia de la estrella (por su masa) ha deformado el espacio dandole una 'curvatura' en la región vecina a la estrella. Notar como la distancia patrón se modifica de forma más pronunciada en cercanías de la estrella:

¿Qué ocurre si en vez de la estrella colocamos un agujero negro muy masivo? En este caso la deformación del espacio es mayor:

la fuerza que siente un planeta hacia el sol, en realidad es simplemente el efecto producido por su movimiento en el espacio que ha sido deformado por la masa del sol.
¿Cómo sabemos que la Teoría de la Relatividad General es correcta?
Se han realizado una gran cantidad de experimentos y observaciones y hasta el día de hoy (1999) no se han encontrado datos en contradicción con esta teoría. La mayoría de las predicciones se han podido comprobar y se pueden resumir así:





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