relatividad

RELATIVIDAD ESPECIAL Y GENERAL



1. Teoría Especial de la Relatividad

La Teoría de la Relatividad suele presentarse siguiendo su desarrollo histórico en dos fases: la Teoría Especial de la Relatividad y la Teoría General de la Relatividad. La Teoría General contiene como subcaso a la Teoría Especial. Contrariamente a lo que mucha gente piensa, la Teoría de la Relatividad no dice que todoes relativo. Establece que ciertas nociones que pensábamos absolutas, como las de distancia o intervalo temporal, son relativas, dependientes del observador. E introduce nuevas medidas que son absolutas, invariantes, independientes del observador que las mide. En la raíz de la teoría de la Relatividad encontramos una pregunta de fondo presente desde los inicios de la revolución científica: ¿esabsoluto el movimiento?

1.1 El experimento de Michelson-Morley

En el siglo XVII Isaac Newton, en la obra fundacional de la mecánica Principia Mathemática, propuso un espacio absoluto e inmutable que podía utilizarse como sistema de referencia absoluto para el movimiento. En siglo XIX, James C. Maxwell unificó bajo una misma teoría la electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnéticadeterminaba que la luz era una onda que se propagaba en el vacío. Hasta ese momento los físicos pensaban que las ondas necesitaban siempre un soporte material para su transmisión. El sonido se transmitía a través del aire y las olas en el agua, por ejemplo. Muchos físicos pensaron que debía existir un soporte semejante para las ondas electromagnéticas y lo denominaron éter. El éter debía ser unasustancia realmente extraña. Según sus defensores llenaba todo el espacio y era indetectable de forma directa. Puesto que el espacio mismo se consideraba una especie de receptáculo pasivo donde transcurría la dinámica del universo, el éter que lo llenaba estaba fijo y podría utilizarse como sistema de referencia absoluto siguiendo las sugerencias de Newton.Uno de los montajes experimentales originales
de Michelson-Morley





Para demostrar su existencia se propusieron una serie de experimentos. Entreellos el más famoso fue el experimento de A. Michelson y E. Morley realizado en 1887. Se pretendía medir la velocidad absoluta de la Tierra con respecto al éter. El montaje experimental conseguía dividir un rayo de luz en dos rayos en sentidos opuestos entre sí gracias a un juego de espejos. Un rayo se dirigía en el sentido del movimiento terrestre y otro en el opuesto. Se esperaba que existieradiferencia de velocidades entre ambos rayos. Era como intentar medir la diferencia de velocidades de los rayos de luz que emite los faros delanteros y las luces de posición traseras de un coche que se mueve a gran velocidad. Aparentemente la luz emitida en la dirección del movimiento debería moverse a mayor velocidad que la trasera. Pero no se detectaba tal diferencia en el experimento. El resultadono logró explicarse hasta1905. En realidad, la preguntan que hacían Michelson y Morley a la Naturaleza era: ¿si un móvil emite luz en el sentido de su movimiento y en el contrario, en qué sentido se mueve más rápido la luz? La física clásica diría que en el sentido del movimiento. La respuesta de la Naturaleza fue: la velocidad es la misma en ambos sentidos.

1.2 Postulados de la Teoría Especialde la Relatividad

En 1905 Albert Einstein sentó las bases de la Teoría Especial de la Relatividad. Einstein desconocía, por aquel entonces, el experimento de Michelson-Morley, pero su teoría proporcionó una elegante explicación de los resultados. Asentó la Teoría Especial de la Relatividad en un par de postulados sencillos y a partir de ellos levantó todo un edificio. Los postulados son:...