TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

INTRODUCCIÓN:

La interpretación filosófica de los acontecimientos que mantienen la armonía característica de la naturaleza como la conocemos ha evolucionado constantemente a través de la historia de la sociedad. La eterna búsqueda de un modelo general del funcionamiento y el equilibrio universal ha impulsado a las poblaciones humanas al grado de civilización en el que nos encontramos hoy en día, en la simple búsqueda de unas cuantas respuestas que lo determinen todo. De las grandes revoluciones que han modificado nuestra concepción del universo, la aplicación racional de los conceptos físicos y matemáticos empleados para alcanzarlo nunca ha sido tan contundentes desde la publicación de la Teoría de la Relatividad por el físico alemán Albert Einstein.

Bajo el nombre de esta teoría se engloban La Teoría de la Relatividad Especial y La Teoría de la Relatividad General, dos tratados de investigaciones científicas conllevadas por Albert Einstein, quien, desafiando incluso al padre de la gravedad, logró más que destapar las inconsistencias de las leyes físicas vigentes en su época; sustentó un modelo del universo en el que la realidad y la “ciencia ficción” son en realidad dos caras de una misma moneda.

A grandes rasgos ambas, especialmente la primera, publicada en 1905, es que dos observadores que se mueven relativamente uno al lado de otro con gran velocidad, cercana a la de la luz, a menudo medirán diferentes intervalos de tiempo y espacio para describir las mismas series de eventos. Es decir, la percepción del espacio y el tiempo depende del estado de movimiento del observador. Sin embargo, debido a que el contenido de las leyes físicas será el mismo para ambos observadores, a pesar de que los observadores difieran en el resultado de medidas concretas de magnitudes espaciales y temporales, encontrarán que las ecuaciones que relacionan las magnitudes físicas tienen la misma forma con independencia de su estado de movimiento. Como veremos más adelante, partiendo de estos conceptos pueden ser explicados un sin número de fenómenos que chocan con el sentido común, siendo uno de los más asombrosos y más famosos la llamada paradoja de los gemelos tratada más adelante.

El logro de las ecuaciones de Einstein se llevó a cabo por la necesidad de entender el comportamiento de los astros espaciales. 10 años después Einstein encontraría la razón de ser de dicho comportamiento en una nueva teoría unificadora. Einstein llegó a la teoría de un universo en el cual las tres dimensiones espaciales y la dimensión única temporal estaban

Unidas en un solo tejido espacio-temporal, la también denominada retícula espacio-tiempo. Al igual que la superficie de una sábana distendida, dicha retícula se curva en presencia de objetos pesados, tales como las estrellas y los planetas, es esta curvatura del espacio-tiempo la que crea lo que concibió newton como la fuerza de la gravedad. Una expresión máxima de esta gravedad nos genera una situación en la que hay ruptura de la retícula espaciotiempo, lo que llamaríamos un Agujero Negro, como se podrá profundizar en la síntesis realizada sobre la Teoría del Todo realizada por otro grupo de estudiantes.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS:

Galileo Galilei, científico italiano destacado del siglo XVII, estableció el principio físico de invariancia o “relatividad clásica”. La teoría clásica de la relatividad establecía que las magnitudes físicas eran dependientes del sistema de referencia escogido pero presuponía que el tiempo era un ente absoluto e independiente del sistema de referencia escogido. A manera de ejemplo, magnitudes como la velocidad de una pelota rebotando en un tren en movimiento comparado con el mismo evento en el vehículo en reposo era el tipo de sistemas analizados por Galileo para realizar su postulado, en estos eventos las magnitudes descritas dependen del observador.[pic 1]

Posterior a Galileo, otros dos acontecimientos científicos constituirían la base tanto experimental como teórica de los reconocidos postulados de Einstein. Estas serían en primer lugar, el concepto de Gravedad Newtoniana y en segundo lugar el experimento llevado a cabo por Albert Michelson y Edward Morley por el cual se demostró que Galileo se equivocaba al afirmar que el tiempo era un ente absoluto e independiente del sistema escogido.

En cuanto a Michelson & Morley, el experimento que llevaron a cabo consistía en que en la base de un edificio cercano al nivel del mar, construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson, el cual se compone de una lente semiplateada o semiespejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro.

Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias

iguales (o caminos ópticos iguales) y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada.

[pic 2]

Esquema básico del experimento realizado por Michelson y Morley.

En cuanto a las teorías de Isaac Newton, Einstein quien no era más que un empleado de una oficina de Patentes en Suiza, descubriría que lo formulado por el Padre de la Gravedad tenía también múltiples inconsistencias, a las cuales se enfrentaría él luego de adquirir conocimiento de que Hendrik Lorentz y otros habían comprobado que las ecuaciones de Maxwell, que gobiernan el electromagnetismo, no se comportaban de acuerdo a las leyes de Newton cuando el sistema de referencia varía.

[pic 3]

ASPECTOS HISTÓRICOS, EINSTEIN vs NEWTON: Todo empezó con la caída de una manzana en la cabeza de un joven sentado bajo un árbol en 1665, evento que desató la curiosidad de Newton y lo llevaría posteriormente a descubrir que el mismo ente físico, la fuerza que hiciera caer a la manzana de su sitio es la misma que mantiene a la luna en su órbita. Newton represento la unificación de lo terrenal con lo celestial, revolucionó el estudio de la física cuando propuso una ley única,

denominada gravedad, que regía el movimiento de los planetas, las mareas y la simple caída de una banal fruta.

Sin embargo, a pesar del valioso aporte realizado, los estudios de Newton tenían un error fundamental enorme, el cual era que a pesar de describir la fuerza de gravedad con una fantástica exactitud, newton, no tenía ni idea de cómo funcionaba.

Siglos más tarde, Einstein con apenas 26 años de edad no alcanzaba a imaginar que sus cavilaciones acerca de la naturaleza del universo, la luz y la gravedad serían la piedra angular en la explicación de los vacios teóricos existentes en la concepción Newtoniana de la gravedad.

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