LA RELATIVIDAD

Introducción

La teoría de la relatividad fue formulada por Albert Einstein a principios del siglo XX, y pretendía resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo. La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.

Albert Einstein Albert Einstein fue un físico alemán de origen judío,

nacionalizado después suizo y estadounidense. Es considerado como el científico más importante del siglo XX. En 1905, cuando era un joven físico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes de Berna, publicó su teoría de la relatividad especial. En 1915 presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de gravedad. Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física Ante el ascenso del nazismo, el científico abandonó Alemania hacia diciembre de 1932 con destino a Estados Unidos, donde impartió docencia en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Se nacionalizó estadounidense en 1940. Durante sus últimos años trabajó por integrar en una misma teoría la fuerza gravitatoria y la electromagnética. Murió en el Hospital de Princeton a primera hora del 18 de abril de 1955 a la edad de 76 años. 

Relatividad especialLa relatividad especial nace en 1905 cuando Einstein escribió los 5

artículos que le mostraron ante la comunidad científica como el próximo gran físico. Estos artículos representaron la base para el próximo desarrollo de la mecánica cuántica nacida 5 años antes. En estos artículos a parte de mostrar las bases dela relatividad, también expone el efecto fotoeléctrico que le llevaría al premio Nobel.

En estos artículos planteó los dos postulados base de la relatividad, estos son:

• 1º postulado - Principio especial de relatividad - Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. En otras palabras, no existe un sistema inercial de referencia privilegiado, que se pueda considerar como absoluto.

• 2º postulado - Invariancia de c - La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal, c, que es independiente del movimiento de la fuente de luz.

Unificación espacio-temporal

Es uno de los principales aspectos propuestos por la relatividad. Consiste en unificar el espacio tridimensional y el tiempo creando una red tetradimensional única que englobe todo el universo. Esta unificación conlleva la unión indisoluble entre el espacio y el tiempo.

Transformación de Lorentz Para sustentar el primer y

segundo postulado, Einstein se basó en las transformaciones del matemático H.Lorentz, que son una extensión de las transformaciones de Galileo para las ecuaciones de Maxwell.

Estas transformaciones mostraron el curioso dato de la dilatación del tiempo y el espacio respecto a un observador inercial. Esto quiere decir que el tiempo y el espacio varían según la velocidad del observador.

También estas ecuaciones rompen la creencia de un espacio y un tiempo absolutos.

Factor de Lorentz

Transformación

Relación energía-masa Einstein también planteó la

ecuación más famosa, simple e importante de todos los tiempos: la energía de un cuerpo es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado. Esta ecuación supone el mayor principio de la energía nuclear. A partir de ella se puede comprender la dualidad onda-partícula propuesta por L. De Broglie.

Además explica de donde obtienen las estrellas la energía que proyectan. Louis De Broglie

Relatividad general Es la segunda parte de la teoría.

Fue publicada en 1.915, y consiste en llevar todos los efectos de la relatividad especial dentro de un campo gravitatorio. Este trabajo logro una nueva reformulación de la teoría gravitatoria de Newton, consiguiendo resolver el problema de la excentricidad de la orbita de Mercurio que la gravedad newtoniana no pudo. La teoría de la relatividad fue confirmada en 1.919 cuando el físico británico Arthur Eddington fotografió las estrellas de detrás del Sol durante un eclipse en el Atlántico el 29 de Mayo.

A. Eddington

Gravedad einsteniana Einstein propone que el

espacio-tiempo se curva con la presencia de masa provocando así los efectos gravitatorios. Este modelo de universo curvo fue formalizado varios años después por el matemático lituano Hermann Minkowsky gracias al cálculo tensorial desarrollado por Bernhard Riemann y su tensor curvatura.

H. Minkowsky B. Riemann

Tensor curvatura

Singularidades La relatividad predice la existencia de las llamadas singularidades. Una

singularidad es un punto o un conjunto de puntos del espacio en los cuales todas las leyes de la física fallan. Los ejemplos más conocidos de singularidades y que son predichas por la relatividad son:

- El Big Bang- Los agujeros negros

Crítica a la relatividad Uno de los mayores críticos a la

relatividad fue el ingeniero croata Nikola Tesla. Tesla afirmaba que la relatividad era inconsistente por dos razones:

- No aceptaba que el tiempo fuera relativo, y opinaba que la parafernalia matemática de Einstein solo servía para encubrir el error ya que las ecuaciones de Einstein se anulaban con valores pequeños.

- Tampoco aceptaba la curvatura del universo ya que ¿cómo se puede curvar la nada?. Tesla opinaba que el espacio no se puede curvar dado que no tiene materia para poder curvarse. Según él la gravedad seguiría siendo una teoría de campos tal como la formulo Newton en su “Philosophae naturalis principia matematica”.

Utilidades de la relatividadComo la mayoria de las teorias fisicas no tiene utilidad practica ya que el objetivo de esta ciencia es entender el universo. Por lo tanto la teoria de la relatividad no nos da benefecios practicos, pero si teoricos ya que propone una forma revolucionaria de comprender el universo. Las areas que mas revolucionó fue la astronomia, la cosmologia, y la astrofisica, ya que les planteo un forma de ver el universos completamente novedosa.

Bibliografía• http://tetradimensional.soopbook.es/files/2011/12/UNIVERSO1-200x282.jpg

• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/82/Georg_Friedrich_Bernhard_Riemann.jpeg/220px-Georg_Friedrich_Bernhard_Riemann.jpeg

• http://www.apprendre-math.info/history/photos/Minkowski_5.jpeg

• http://www.iac.es/cosmoeduca/relatividad/imagenes/charla3imag/gravedad_640.jpg

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• http://www.astrodomi.com.ar/universo/estrellas/anegros/pgbhole.jpg

• http://jesussoto.es/2009/03/04/einstein-y-la-orbita-de-mercurio/

• http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/act_permanentes/geografia/eclipses/eddinton.htm

• http://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

• http://liniguez.wordpress.com/2011/05/09/la-teoria-de-la-relatividad-de-einstein-y-sus-confirmaciones/

OpiniónNos ha parecido un tema muy interesante y complejo a pesar de haber obviado todos los aspectos matemáticos de la teoría formalizada. A pesar de todo nos ha gustado el tema y nos ha resultado sencillo hallar tanto imágenes como información acerca del tema gracias a ser tan conocido. Esperamos que la presentación haya sido interesante e instructiva.