Relatividad para principiantes

La relatividad de Galileo
• Todos los sistemas de referencia son válidos
La Tierra se mueve en el espacio, y sin embargo, no percibimos ninguno de estos movimientos. La Tierra es un excelente sistema de referencia. El hecho de que el movimiento en la Tierra sea prácticamente imperceptible en la vida cotidiana se debe a un principio fundamental que Galileo Galilei enunció claramente en el sigloXVII: las leyes de la física son independientes de cualquier sistema de referencia.
La Tierra constituye el ejemplo más obvio de lo que es un sistema de referencia con respecto al cual se efectúan la mayoría de las mediciones. Sin embargo, la Tierra no es un sistema de referencia para observar el curso de los astros.
Las fuerzas que surgen en un sistema de referencia únicamente por el cambio develocidad o de trayectoria y no por factores externos se deben a la inercia de los cuerpos masivos; por esta razón, se les llama fuerzas inerciales. Un sistema de referencia inercial es aquel que se mueve en línea recta sin variar su velocidad; evidentemente en tal sistema de referencia no surgen fuerzas inerciales. De acuerdo con el principio de la relatividad de Galileo las leyes de la físicason las mismas en cualquier sistema de referencia inercial.
El hecho de que un cuerpo masivo tiende a moverse en línea recta y a la misma velocidad, si ninguna fuerza actúa sobre él, es una ley fundamental de la mecánica, descubierta por el gran físico Isaac Newton. La situación ideal en la que se aplica la primera ley de Newton es la de una nave espacial que se mueve en el espacio, suficientementelejos de cualquier planeta o estrella para que éstos no desvíen su trayectoria.
Una nave espacial a la deriva es un ejemplo perfecto de un sistema de referencia inercial. Sus tripulantes no tienen ningún medio para de terminara si se mueven o si están en reposo, al menos que puedan observar la estrellas en el exterior.
• El espacio absoluto de Isaac Newton
Galileo el fundador de la físicacomo ciencia, insistió que el mejor camino al conocimiento era la experimentación y la observación de los fenómenos naturales.
Si bien Galileo contribuyó notablemente a aclarar muchos conceptos que antes permanecían en la obscuridad (la relatividad del movimiento es solo un ejemplo), hacía falta un sistema preciso basado en axiomas claros, que permitieran estudiar matemáticamente todos losfenómenos en forma única.
Los fundamentos de la física teórica aparecieron por primera vez en la obra cumbre de Newton, “Los principios matemáticos de la filosofía natural” donde expone los principios básicos de la mecánica (sus famosas tres leyes), la ley de la gravitación universal y un sistema matemático que permitía resolver los problemas más importantes de la mecánica.
La primera ley de Newton,que afirma que todos los cuerpos se mueven en línea recta y con velocidad constante mientras no actúen fuerzas externas sobre ellos.
Newton especuló que el vacío no está realmente vacío, sino que todo el espacio esta permeado por una sutil sustancia, el éter, imperceptible para los humanos, pero a través del cual se produce la atracción gravitacional.
Ésta idea ya había sido propuesta porfilósofos antes de Newton. Así el filósofo francés René Descartes había intentado explicar el movimiento de los planetas por medio de torbellinos en el éter. Pero esta idea fue desechada a favor de la atracción gravitacional propuesta por Newton, pero el éter siguió seduciendo a los sucesores de Descartes y Newton.
El concepto del espacio absoluto permaneció anclado en la física más de dos siglos despuésde Newton a pesar de no constituir un axioma esencial de la mecánica. Además, junto con el espacio absoluto, Newton introdujo el tiempo absoluto.
La existencia de un tiempo absoluto, independiente de quién lo mide, es una consecuencia de nuestra experiencia cotidiana. Estamos acostumbrados a la idea de que el tiempo transcurre en la misma forma.
Nadie se atrevería a afirmar que el tiempo...