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¡Lo que no sabías de la Teoría de la Relatividad!

La teoría de la relatividad expuesta por Albert Einstein incluye tanto a la teoría de la relatividad especial como la de relatividad general, formuladas a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.

El supuesto básico de la teoría de la relatividad es que la localización de los sucesos físicos, tanto en el tiempo como en el espacio, son relativos al estado de movimiento del observador: así, la longitud de un objeto en movimiento, a diferencia de lo que sucede en mecánica newtoniana, no son invariantes absolutos, y diferentes observadores en movimiento relativo entre sí diferirán respecto a ellos.

Durante más de dos siglos, la mecánica de Newton dominó completamente en la física: el Universo entero parecía comportarse tal como lo predecían las ecuaciones de la física newtoniana y la comprensión de la naturaleza se había reducido a un problema de técnica matemática. Pero a principios del siglo XX empezaron a surgir evidencias de que la física clásica, así como todos los conceptos relacionados con ella, no describe adecuadamente a los fenómenos que suceden a la escala de los átomos o a velocidades comparables a la de la luz.

¡Lo que no sabías de la Teoría de la Relatividad!

LA RELATIVIDAD ESPECIAL

La primera revolución científica del siglo XX se produjo cuando Albert Einstein formuló, en 1905, la teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida. Esta teoría describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano. Estudia correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas.

Alteró nuestra manera de concebir el espacio, la energía, el tiempo y tuvo incluso repercusiones filosóficas, eliminando la posibilidad de un espacio/tiempo absoluto en el universo.

Con la teoría de la relatividad especial, la humanidad entendió, que el tiempo y el espacio eran una variable y que ambos dependían, en una nueva conjunción espacio-tiempo, de la velocidad.

Lo más importante es entender cómo el tiempo depende, en realidad, del movimiento, de la velocidad. Eso fue lo que cambió todo.

¡Lo que no sabías de la Teoría de la Relatividad!

Tras la publicación del artículo de Einstein, la nueva teoría de la relatividad especial fue aceptada en unos pocos años por la práctica totalidad de los físicos y los matemáticos. De hecho, Poincaré o Lorentz, precursores de la teoría, habían estado muy cerca de llegar al mismo resultado que Einstein. La forma geométrica definitiva de la teoría se debe a Hermann Minkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politécnica de Zürich; acuñó el término “espacio-tiempo” y le dio la forma matemática adecuada.

En este espacio-tiempo de Minkowski, el movimiento de una partícula se representa mediante su línea de universo, una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres dimensiones espaciales (x ,y ,z ) y el tiempo (t ). El concepto tridimensional de punto fue sustituido por el de suceso. La magnitud de distancia se reemplaza por la magnitud del intervalo.

LA RELATIVIDAD GENERAL

La teoría de la relatividad especial se complementa con la teoría de la relatividad general, publicada en 1915, algo más compleja y que pretende unir la dinámica newtoniana con parte de las consecuencias de la primera teoría especial. Es una teoría del campo gravitatorio y de los sistemas de referencia generales.

Además de esto, la teoría de la relatividad general propone que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia, de lo cual resulta una teoría relativista del campo gravitatorio. De hecho la teoría de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no será plano en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo será percibida como un campo gravitatorio.

¡Lo que no sabías de la Teoría de la Relatividad!

¿Por qué es necesaria la teoría de relatividad general?

La teoría especial de la relatividad, covariante en el sentido de Lorentz, que integraba adecuadamente el electromagnetismo, y que descarta explícitamente las acciones instantáneas a distancia.

La teoría de la gravitación de Newton, explícitamente no-covariante, que explicaba de manera adecuada la gravedad mediante acciones instantáneas a distancia (concepto de fuerza a distancia).