FÍSICA MODERNA Y LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
Física Moderna.
Nuestro espacio
es de cuatro dimensiones y no sólo de tres, como generalmente se cree. Esto se
debe a que es una dimensión temporal, donde cada “punto” del espacio-tiempo es
un suceso que se caracteriza con cuatro números: tres para describir la
posición donde ocurre, y uno para determinar el tiempo en el que sucede.
Teoría de la Relatividad.
La Teoría
Especial de la Relatividad de acuerdo con su creador Albert Einstein, surge de
la necesidad de resolver las contradicciones serias y profundas de la vieja
teoría, de las cuales parecía no haber solución. La fuerza de la nueva teoría
radica en la simplicidad con la cual resuelve todas estas dificultades.
La Teoría
Especial de la Relatividad explica
fenómenos físicos que tienen importantes consecuencias, como el retraso de
relojes y la contracción de la longitud en marcos de referencia que se mueven
con rapidez cercana a la de la luz, medidas por observadores en reposo.
A continuación
se mencionan dos ejemplos en donde se aprecia la veracidad del primer postulado
de Einstein:
- Un objeto
lanzado por una persona que está parada en tierra.
- El lanzamiento
de la bala de una pistola desde cierto punto.
De acuerdo con
el segundo postulado de Einstein, si nos encontramos dentro de una nave
espacial que lleva una rapidez constante de C y encendemos una lámpara, la luz
no estará en reposo, a menos que la nave esté en reposo.
La veracidad del
segundo postulado de Einstein se puede apreciar en el siguiente ejemplo:
Si me encuentro
dentro de una nave espacial y enciendo un foco, la luz llegará simultáneamente
a los extremos de la nave desde mi perspectiva, pero para una persona que
observa este evento desde fuera, la luz no llegará al mismo tiempo. Nota: la
nave se desplaza.
En base al
ejemplo anterior, se dice que dos eventos no son simultáneos si suceden a la
misma hora, ya que todo depende del movimiento del observador o de la posición
en la que se encuentre.
La simultaneidad
no es un concepto absoluto, porque la simultaneidad depende del movimiento del
observador.
Teoría de la relatividad especial
La Teoría de la Relatividad Especial, también llamada Teoría de la Relatividad Restringida, publicada por Einstein en 1905, el artículo que formulaba esta teoría tenía por título En torno a la Electrodinámica de los cuerpos en movimiento. Esta teoría describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano y se usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son considerados también como originadores de la teoría.
Postulados de la teoría de la relatividad especial
- Primer postulado - Principio especial de relatividad - Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. En otras palabras, no existe un sistema inercial de referencia privilegiado, que se pueda considerar como absoluto.
- Segundo postulado - Invariancia de c - La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal, c, que es independiente del movimiento de la fuente de luz.
El poder del argumento de Einstein está en la manera como deriva en resultados sorprendentes y plausibles a partir de dos simples hipótesis y como estas predicciones fueron confirmadas por las observaciones experimentales.
Teoría de la relatividad especial
La Teoría de la Relatividad Especial, también llamada Teoría de la Relatividad Restringida, publicada por Einstein en 1905, el artículo que formulaba esta teoría tenía por título En torno a la Electrodinámica de los cuerpos en movimiento. Esta teoría describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano y se usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son considerados también como originadores de la teoría.
Postulados de la teoría de la relatividad especial
- Primer postulado - Principio especial de relatividad - Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. En otras palabras, no existe un sistema inercial de referencia privilegiado, que se pueda considerar como absoluto.
- Segundo postulado - Invariancia de c - La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal, c, que es independiente del movimiento de la fuente de luz.
El poder del argumento de Einstein está en la manera como deriva en resultados sorprendentes y plausibles a partir de dos simples hipótesis y como estas predicciones fueron confirmadas por las observaciones experimentales.
Leyes de Newton.
Las Leyes de la
Mecánica que formuló Newton permiten describir el movimiento de los objetos que
llevan velocidades mucho menores que la de la luz.
Las Leyes de
Newton son válidas en todos los marcos de referencia inerciales.
Un marco de
referencia inercial es aquel en el cual se observa que un objeto no se acelera
cuando no actúa fuerza alguna sobre él.
Principio de la Relatividad Galileana.
El Principio de
la Relatividad Galileana nos dice que las Leyes de la Mecánica deben ser las
mismas en todos los marcos de referencia inerciales.
La ecuación de
transformación galileana no es válida para objetos que se mueven con rapidez
cercana a la de la luz, ya que al resolverlas nos salen resultados fuera de lo
posible, porque se supone que nada puede ir más rápido que la luz.
Una partícula no
puede moverse en un medio con una rapidez mayor que la de la luz en el vacío,
ya que los experimentos muestran que la rapidez del electrón en cualquier
circunstancia, es menor que la rapidez de la luz.
