La Relatividad

Relatividad:
Relatividad o relatividad general: es una teoría del campo gravitatorio y de los sistemas de referencia generales, publicada por Albert Einstein en 1915 y 1916.
El nombre de la teoría se debe a que generaliza la llamada teoría especial de la relatividad. Los principios fundamentales introducidos en esta generalización son el Principio de equivalencia, que describe la aceleración yla gravedad como aspectos distintos de la misma realidad, la noción de la curvatura del espacio-tiempo y el principio de covariancia generalizado.
La intuición básica de Einstein fue postular que en un punto concreto no se puede distinguir experimentalmente entre un cuerpo acelerado uniformemente y un campo gravitatorio uniforme. La teoría general de la relatividad permitió también reformular elcampo de la cosmología.

Relatividad especial
La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida, publicada por Einstein en 1905, describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente paraestudiar sistemas de referencia inerciales.
La relatividad especial fue aceptada en unos pocos años por la práctica totalidad de los físicos y los matemáticos. El espacio-tiempo de Minkowsky es una variedad tetra dimensional en la que se entrelazaban de una manera insoluble las tres dimensiones espaciales y el tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowsky, el movimiento de una partícula se representamediante su línea de universo (Weltlinie), una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres dimensiones espaciales y el tiempo.
El intervalo relativista
El intervalo relativista puede definirse en cualquier espacio-tiempo sea este plano como en la relatividad especial o curvo como en relatividad general. Sin embargo por simplicidad discutiremos inicialmente elconcepto de intervalo para el caso de un espacio-tiempo plano. El tensor métrico del espacio-tiempo plano de Minkowsky se designa con la letra y en coordenadas galileanas o inerciales toma la siguiente forma.

El intervalo, la distancia tetra dimensional, se representa mediante la expresión se calcula del siguiente modo:




Los intervalos pueden ser clasificados en trescategorías: Intervalos espaciales (cuando es negativo), temporales (si es positivo) y nulos (cuando ). Como el lector habrá podido comprobar, los intervalos nulos son aquellos que corresponden a partículas que se mueven a la velocidad de la luz, como los fotones: La distancia recorrida por el fotón es igual a su velocidad (c) multiplicada por el tiempo y por lo tanto el intervalo se hace nulo.Cuadrivelocidad, aceleración y cuadrimomentum
En el espacio-tiempo de Minkowsky, las propiedades cinemáticas de las partículas se representan fundamentalmente por tres magnitudes: La cuadrivelocidad (o tetra velocidad), la cuadriaceleración y el cuadrimomentum (o tetramomentum).
La cuadrivelocidad es un cuadrivector tangente a la línea de universo de la partícula, relacionada con la velocidadcoordenada de un cuerpo medida por un observador en reposo cualquiera, esta velocidad coordenada se define con la expresión newtoniana , donde son el tiempo coordenado y las coordenadas espaciales medidas por el observador, para el cual la velocidad newtoniana ampliada vendría dada por . Sin embargo, esta medida newtoniana de la velocidad no resulta útil en teoría de la relatividad, porque lasvelocidades newtonianas medidas por diferentes observadores no son fácilmente relacionables por no ser magnitudes covariantes. Así en relatividad se introduce una modificación en las expresiones que dan cuenta de la velocidad, introduciendo un invariante relativista. Este invariante es precisamente el tiempo propio de la partícula que es fácilmente relacionable con el tiempo coordenado de diferentes...