Principio de relatividad

Principio de relatividad especial o restringida

A finales del siglo XIX los físicos pensaban que la mecánica clásica de Newton, basada en la llamada relatividad de Galileo (origen de las ecuaciones matemáticas conocidas como transformaciones de Galileo), describía los conceptos de velocidad y fuerza para todos los observadores (o sistemas de referencia). Sin embargo, Lorentz había comprobadoque las ecuaciones de Maxwell, que gobiernan el electromagnetismo, no se comportaban de acuerdo a las leyes de Newton cuando el sistema de referencia varía (por ejemplo, cuando se considera el mismo problema físico desde el punto de vista de dos observadores que se mueven uno respecto del otro). El experimento de Michelson y Morley sirvió para confirmar que la velocidad de la luz permanecíaconstante, independientemente del sistema de referencia en el cual se medía, contrariamente a lo esperado de aplicar las transformaciones de Galileo.
En el año 1865 el científico escocés James Clerk Maxwell publicó su teoría del Electromagnetismo, que ha sido verificada experimentalmente en multitud de ocasiones, obteniéndose siempre resultados acordes con la experiencia.
El físico alemán de origenjudío, Albert Einstein, que creía firmemente que la teoría del Electromagnetismo era correcta, sabía que sus ecuaciones no mantienen su forma (es decir, no son invariantes) ante una transformación de Galileo; esto es, no son consistentes con la Mecánica Clásica. Este problema (y algunas contradicciones que aparecieron en ciertos experimentos electromagnéticos) lo resolvió Einstein en el año 1905,cuando publicó la teoría de la Relatividad Especial o Restringida, basada en los dos postulados fundamentales siguientes:

1. Todas las leyes físicas son las mismas (o sea, permanecen invariantes) para todos los observadores inerciales (esto es, con movimiento relativo de traslación uniforme). Este postulado extiende el principio de la Relatividad de Galileo de la Mecánica a todas las leyes de laFísica. Esto implica que no es posible, mediante ningún experimento realizado, distinguir un sistema inercial de otro; o bien que, es imposible conocer el movimiento rectilíneo y uniforme de un sistema por cualquier clase de experimentos realizados en su interior.

2. La velocidad de la luz en el vacío es constante e igual para todos los sistemas de referencia inerciales.
El postulado explicael resultado negativo del experimento de Michelson y Morley, puesto que la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones, sea cual sea el movimiento de la Tierra.
De ello Einstein dedujo las ecuaciones de Lorentz. También reescribió las relaciones del momento y de la energía cinética para que éstas también se mantuvieran invariantes. La teoría permitió establecer la equivalencia entremasa y energía y una nueva definición del espacio-tiempo. De ella se derivaron predicciones y surgieron curiosidades.
Un principio de relatividad es un principio general sobre la forma que debe tomar una teoría física. El hecho de que todas las leyes de la Mecánica deben ser las mismas para todos los observadores inerciales constituye el Principio Clásico de la Relatividad.Frecuentemente losprincipios de relatividad establecen equivalencias entre observadores, de acuerdo con principios de simetría o invariancia entre situaciones físicamente equivalentes. De acuerdo con estos principios una determinada descripción de un fenómeno podría ser incorrecta si no respeta el principio de relatividad básico que define la teoría.
El principio especial de la relatividad se refiere a la propiedadde ciertas ecuaciones físicas de no cambiar de forma bajo cambios de coordenadas de un tipo particular, concretamente es requisito de la teoría especial de la relatividad que las leyes de la física tienen que tomar la misma forma en todos los marcos de referencia inerciales.
El espacio-tiempo es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos...