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 una unión entre
el espacio y el tiempo
indisoluble.
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
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.
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
