Teoria de
la Relatividad
Teoria
formulada por einstein en 1916, aplicables a sistemas de referencia
con movimiento relativo no uniforme, que incluye la relatividad especial
o reestringida y constituye una reformulaciòn de la teoria de la gravitaciòn.
Arranca
de la conststaciòn de la identidad entre la masa gravitatoria y la masa
inerte entre en los cuerpos materiales; identidad que si bien era ya
conocida por la fìsica clàsica, no habìa recibido de ella ninguna justificaciòn
satisfactoria.
A ella
se debe que un campo gravitatorio acelere con la misma intensidad todos
los cuerpos materiales.Esta caracteristica de los campos de gravitaciòn
los asemeja a los campos de inercia que aparecen en los sistemas de
referencia acelerados.
Con base
en estas consideraciones, Einsten enuncio su principio de equivalencia,
segun el cual los efectos locales observables de los campos de inercia
y gravedad son indistinguibles. En la relatividad general el espacio-tiempo
es una variedad curva de cuatro dimensiones que obedece a la geometria
de Riemann
Los campos
gravitacionales estan caracterizados por la curvatura del espacio-tiempo,
conjunto de parametros definidos localmente que estan relacionados entre
si por la ley de la gravitaciòn de Einstein, que satisface el principio
de covariancia
En ausencia
de los campos no gravitatorios las trayectorias de los cuerpos materiales
coinciden con las geodecidicas del espacio-tiempo.
la teoria
de la relatividad general ha permitido predecir con exitoalgunos fenòmenos
astronòmicos que se apartan del comportamiento previsible a partir de
la teoria Newtoniana de la gravitaciòn, dentro de los cuales cabe destacar
la desviaciòn experimentada por los rayos luminosos que pasan cerca
del sol y el desplazamiento hacia el rojo de los espèctro atòmicos por
la atracciòn gravitatoria
En 1905,
Einstein publicó el primero de dos importantes artículos sobre la teoría
de la relatividad, en el que eliminaba el problema del movimiento absoluto
negando su existencia. Según Einstein, ningún objeto del Universo se
distingue por proporcionar un marco de referencia absoluto en reposo
en relación al espacio. Cualquier objeto (por ejemplo, el centro del
Sistema Solar) proporciona un sistema de referencia igualmente válido,
y el movimiento de cualquier objeto puede referirse a ese sistema. Así,
es igual de correcto afirmar que el tren se desplaza respecto a la estación
como que la estación se desplaza respecto al tren. Este ejemplo no es
tan absurdo como parece a primera vista, porque la estación también
se mueve debido al movimiento de la Tierra sobre su eje y a su rotación
en torno al Sol. Según Einstein, todo el movimiento es relativo.
Ninguna de las premisas básicas de Einstein era revolucionaria; Newton
ya había afirmado que "el reposo absoluto no puede determinarse
a partir de la posición de los cuerpos en nuestras regiones". Lo
revolucionario era afirmar, como hizo Einstein, que la velocidad relativa
de un rayo de luz respecto a cualquier observador es siempre la misma,
aproximadamente unos 300.000 km/s. Aunque dos observadores se muevan
a una velocidad de 160.000 km/s uno respecto al otro, si ambos
miden la velocidad de un mismo rayo de luz, los dos determinarán que
se desplaza a 300.000 km/s. Este resultado aparentemente anómalo
quedaba demostrado en el experimento de Michelson-Morley. Según la física
clásica, sólo uno de los dos observadores —como mucho— podía estar en
reposo, mientras que el otro cometía un error de medida debido a la
contracción de Lorentz-Fitzgerald experimentada por sus aparatos; según
Einstein, ambos observadores tienen el mismo derecho a considerarse
en reposo y ninguno de los dos comete un error de medida. Cada observador
emplea un sistema de coordenadas como marco de referencia para sus medidas,
y un sistema puede transformarse en el otro mediante una manipulación
matemática. Las ecuaciones de esta transformación, conocidas como ecuaciones
de transformación de Lorentz, fueron adoptadas por Einstein, aunque
las interpretó de forma radicalmente nueva. La velocidad de la luz permanece
invariante en cualquier transformación de coordenadas.
Según la
transformación relativista, no sólo se modifican las longitudes en la
dirección del movimiento de un objeto, sino también el tiempo y la masa.
Un reloj que se desplace en relación a un observador parecería andar
más lento y cualquier objeto material parecería aumentar su masa, en
ambos casos en un factor igual al factor à (gamma mayúscula), inverso
del factor ã. El electrón, que acababa de descubrirse, proporcionaba
un método para comprobar esta última suposición. Los electrones emitidos
por sustancias radiactivas tienen velocidades próximas a la de la luz,
con lo que el factor à podría llegar a ser de 2 y la masa del electrón
se duplicaría. La masa de un electrón en movimiento puede determinarse
con facilidad midiendo la curvatura de su trayectoria en un campo magnético;
cuanto más pesado sea el electrón, menor será la curvatura de su trayectoria
para una determinada intensidad del campo (véase Magnetismo).
Los experimentos confirmaron espectacularmente la predicción de Einstein;
el electrón aumentaba de masa exactamente en el factor que él había
predicho. La energía cinética del electrón acelerado se había convertido
en masa de acuerdo con la fórmula: E = mc2.
