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Relatividad
1 | | INTRODUCCIÓN |
Relatividad, teoría desarrollada a principios del siglo XX, que originalmente pretendía explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo, pero que en su evolución se ha convertido en una de las teorías básicas más importantes en las ciencias físicas (véase Física). Esta teoría, desarrollada fundamentalmente por Albert Einstein, fue la base paraque los físicos demostraran la unidad esencial de la materia y la energía, el espacio y el tiempo, y la equivalencia entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema.
2 | | FÍSICA CLÁSICA |
Las leyes físicas aceptadas de forma general por los científicos antes del desarrollo de la teoría de la relatividad —hoy denominadas leyes clásicas— se basaban en losprincipios de la mecánica enunciados a finales del siglo XVII por el físico y matemático británico Isaac Newton. La mecánica newtoniana y la relativista se diferencian por sus suposiciones fundamentales y su desarrollo matemático, pero en la mayoría de los casos no se distinguen apreciablemente en sus resultados finales; por ejemplo, el comportamiento de una bola de billar al ser golpeada por otrabola puede predecirse mediante cálculos matemáticos basados en cualquiera de los dos tipos de mecánica con resultados casi idénticos. Como la matemática clásica es muchísimo más sencilla que la relativista, es la que se emplea en este tipo de cálculos. Sin embargo, cuando las velocidades son muy elevadas —si suponemos, por ejemplo, que una de las bolas de billar se mueve con una velocidad próxima ala de la luz— las dos teorías predicen un comportamiento totalmente distinto, y en la actualidad los científicos están plenamente convencidos de que las predicciones relativistas se verían confirmadas y las clásicas quedarían refutadas.
En general, el límite de aplicación de la mecánica clásica a un objeto en movimiento viene determinado por un factor introducido por el físico holandés HendrikAntoon Lorentz y el físico irlandés George Francis Fitzgerald a finales del siglo XIX. Este factor se representa con la letra griega  (gamma) y depende de la velocidad del objeto según la siguiente ecuación:
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donde v es la velocidad del objeto, c es la velocidad de la luz y β = v/c. El factor gamma no difiere prácticamente de la unidad para las velocidades observadas en la vida diaria. Porejemplo, las mayores velocidades que se encuentran en la balística ordinaria son de unos 1,6 km/s, la mayor velocidad que puede obtenerse con un cohete propulsado por combustibles normales es algo superior, y la velocidad de la Tierra en su órbita alrededor del Sol es de unos 29 km/s; para esta última velocidad, el valor de gamma sólo difiere de la unidad en cinco milmillonésimas. Por tanto, parafenómenos terrestres ordinarios, las correcciones relativistas son poco importantes. Sin embargo, cuando las velocidades son muy grandes, como ocurre a veces en fenómenos astronómicos, las correcciones relativistas se hacen significativas. La relatividad también es importante para calcular comportamientos en distancias muy grandes o agrupaciones de materia de gran tamaño. A diferencia de la teoríacuántica, que se aplica a lo muy pequeño, la teoría de la relatividad se aplica a lo muy grande.
Hasta 1887 no había aparecido ninguna grieta en la estructura de la física clásica, que se estaba desarrollando con rapidez. Aquel año, el físico estadounidense Albert Michelson y el químico estadounidense Edward Williams Morley llevaron a cabo el llamado experimento de Michelson-Morley. El experimentopretendía determinar la velocidad de la Tierra a través del éter, una sustancia hipotética que, según se creía, transmitía la radiación electromagnética, incluida la luz, y llenaba todo el espacio. Si el Sol se encuentra en reposo absoluto en el espacio, la Tierra debería tener una velocidad constante de 29 km/s debido a su rotación en torno al Sol; si este astro y todo el Sistema Solar se están...