2. 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.
3. 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.
4. Relatividad especial
La 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.
5. 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.
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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
11. 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”.
12. Utilidades de la relatividad
Como 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.
14. Opinión
Nos 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.