Teoría de la Relatividad
Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] En este texto, las estructuras y los fenómenos básicos se limitan a resumirlos, así como sus consecuencias. Para las explicaciones y los detalles, véanse los artículos relatividad especial y relatividad general, así como las referencias en el texto. Para el concepto de relatividad como tal, véase relatividad.
Teoría de la Relatividad
Hace referencia a las teorías físicas de gran alcance elaboradas por el físico de origen alemán Albert Einstein. Con sus teorías de la relatividad especial (1905) y la relatividad general (1915), Einstein echó por tierra muchos de los supuestos en los que se basaban las teorías físicas anteriores, redefiniendo en el proceso los conceptos fundamentales de espacio, tiempo, materia, energía y gravedad. Junto con la mecánica cuántica, la relatividad es fundamental para la física moderna.Entre las Líneas En particular, la relatividad proporciona la base para entender los procesos cósmicos y la geometría del propio universo.
La “relatividad especial” se limita a los objetos que se mueven con respecto a los marcos de referencia inerciales, es decir, en un estado de movimiento uniforme con respecto a los demás, de manera que un observador no puede, mediante experimentos puramente mecánicos, distinguir uno de otro. A partir del comportamiento de la luz (y de todas las demás radiaciones electromagnéticas), la teoría de la relatividad especial extrae conclusiones contrarias a la experiencia cotidiana, pero plenamente confirmadas por los experimentos. La relatividad especial reveló que la velocidad de la luz es un límite al que puede acercarse pero no alcanzar ningún objeto material; es el origen de la ecuación más famosa de la ciencia (para un examen del concepto, véase que es la ciencia y que es una ciencia física), E = mc2; y ha dado lugar a otros resultados tentadores, como la “paradoja de los gemelos”.
La “relatividad general” se ocupa de la gravedad, una de las fuerzas fundamentales del universo. (Las otras son el electromagnetismo, la fuerza fuerte y la fuerza débil). La gravedad define el comportamiento macroscópico, por lo que la relatividad general describe fenómenos físicos a gran escala como la dinámica planetaria, el nacimiento y la muerte de las estrellas, los agujeros negros y la evolución del universo.
La relatividad especial y la general han afectado profundamente a la ciencia física y a la existencia humana, sobre todo en las aplicaciones de la energía nuclear y las armas nucleares. Además, la relatividad y su replanteamiento de las categorías fundamentales del espacio y el tiempo han servido de base para ciertas interpretaciones filosóficas, sociales y artísticas que han influido de distintas maneras en la cultura humana.
Impacto intelectual y cultural de la relatividad
Reacciones en la cultura general
El impacto de la relatividad no se ha limitado a la ciencia. La relatividad especial entró en escena a principios del siglo XX, y la relatividad general se dio a conocer ampliamente después de la Primera Guerra Mundial, época en la que se estaba definiendo una nueva sensibilidad del “modernismo” en el arte y la literatura. Además, la confirmación de la relatividad general proporcionada por el eclipse solar de 1919 recibió una amplia publicidad. El Premio Nobel de Física de 1921 a Einstein (concedido por su trabajo sobre la naturaleza fotónica de la luz), así como la percepción popular de que la relatividad era tan compleja que pocos podían comprenderla, convirtieron rápidamente a Einstein y sus teorías en iconos culturales.
Las ideas de la relatividad fueron ampliamente aplicadas -y mal aplicadas- poco después de su aparición. Algunos pensadores interpretaron que la teoría significaba simplemente que todas las cosas son relativas, y emplearon este concepto en ámbitos alejados de la física. El filósofo y ensayista humanista español José Ortega y Gasset, por ejemplo, escribió en El tema moderno (1923):
“La teoría de Einstein es una prueba maravillosa de la armoniosa multiplicidad de todos los puntos de vista posibles. Si la idea se extiende a la moral y a la estética, llegaremos a experimentar la historia y la vida de una manera nueva.”
El aspecto revolucionario del pensamiento de Einstein también fue aprovechado, como por el crítico de arte estadounidense Thomas Craven, que en 1921 comparó la ruptura entre el arte clásico y el moderno con la ruptura entre las ideas newtonianas y einsteinianas sobre el espacio y el tiempo.
Algunos vieron que las relaciones específicas entre la relatividad y el arte surgían de la idea de un continuo espacio-tiempo de cuatro dimensiones.Entre las Líneas En el siglo XIX, el desarrollo de la geometría condujo al interés popular por una cuarta dimensión espacial, imaginada como algo que se encuentra en ángulo recto con las tres dimensiones ordinarias de longitud, anchura y altura. La obra Flatland (1884) de Edwin Abbott fue la primera presentación popular de estas ideas. Otras obras de fantasía que le siguieron hablaban de la cuarta dimensión como un ámbito aparte de la existencia ordinaria.
El universo cuatridimensional de Einstein, con tres dimensiones espaciales y una de tiempo, es conceptualmente diferente de las cuatro dimensiones espaciales.Si, Pero: Pero los dos tipos de mundo cuatridimensional se confundieron en la interpretación del nuevo arte del siglo XX. Las primeras obras cubistas de Pablo Picasso, que retrataban simultáneamente todos los lados de sus temas, se relacionaron con la idea de dimensiones superiores en el espacio, que algunos escritores intentaron relacionar con la relatividad.Entre las Líneas En 1949, por ejemplo, el historiador del arte Paul LaPorte escribió que “el nuevo lenguaje pictórico creado por el [C]ubismo se explica más satisfactoriamente aplicándole el concepto del continuo espacio-tiempo”. Einstein rechazó específicamente esta opinión, diciendo: “Este nuevo ‘lenguaje’ artístico no tiene nada en común con la Teoría de la Relatividad”. No obstante, algunos artistas exploraron explícitamente las ideas de Einstein.Entre las Líneas En la nueva Unión Soviética de los años 20, por ejemplo, el poeta e ilustrador Vladimir Mayakovsky, fundador del movimiento artístico llamado Futurismo Ruso o Suprematismo, contrató a un experto para que le explicara la relatividad.
El amplio interés general por la relatividad se reflejó en el número de libros escritos para explicar el tema a los no expertos. La exposición popular de Einstein sobre la relatividad especial y general apareció casi inmediatamente, en 1916, y su artículo sobre el espacio-tiempo apareció en la 13ª edición de la Encyclopædia Britannica en 1926. Otros científicos, como el matemático ruso Aleksandr Friedmann y el astrónomo británico Arthur Eddington, escribieron libros populares sobre estos temas en la década de 1920. Dichos libros siguieron apareciendo décadas después.
Cuando se anunció la relatividad por primera vez, el público se asombró por su complejidad, una respuesta justificada a las intrincadas matemáticas de la relatividad general.Si, Pero: Pero la naturaleza abstracta y no visceral de la teoría también generó reacciones contra su aparente violación del sentido común. Estas reacciones incluían un trasfondo político; en algunos sectores, se consideraba antidemocrático presentar o apoyar una teoría que no podía ser comprendida inmediatamente por el común de los mortales.
En la actualidad, la cultura general ha aceptado las ideas de la relatividad -la imposibilidad de viajar más rápido que la luz, E = mc2, la dilatación del tiempo y la paradoja de los gemelos, el universo en expansión, los agujeros negros y los agujeros de gusano- hasta el punto de que se reconocen inmediatamente en los medios de comunicación y proporcionan argumentos para las obras de ciencia ficción. Algunas de estas ideas han adquirido un significado que va más allá del estrictamente científico; en el mundo de los negocios, por ejemplo, “agujero negro” puede significar una sangría financiera irrecuperable.
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
Consideraciones filosóficas
En 1925, el filósofo británico Bertrand Russell, en su ABC de la relatividad, sugirió que el trabajo de Einstein daría lugar a nuevos conceptos filosóficos.Entre las Líneas En efecto, la relatividad ha tenido un gran efecto en la filosofía, iluminando algunas cuestiones que se remontan a los antiguos griegos. La idea del éter, invocada a finales del siglo XIX para transportar las ondas luminosas, se remonta a Aristóteles. Éste dividía el mundo en tierra, aire, fuego y agua, con el éter como quinto elemento que representaba la esfera celeste pura. El experimento de Michelson-Morley y la relatividad eliminaron los últimos vestigios de esta idea.
La relatividad también cambió el significado de la geometría tal y como se desarrolló en los Elementos de Euclides (c. 300 a.C.). El sistema de Euclides se basaba en el axioma “la línea recta es la distancia más corta entre dos puntos”, entre otros que parecían evidentes. Las líneas rectas también desempeñaban un papel especial en la Óptica de Euclides como las trayectorias que seguían los rayos de luz. Para filósofos como el alemán Immanuel Kant, el axioma de la línea recta de Euclides representaba un nivel profundo de verdad.Si, Pero: Pero la relatividad general permite examinar científicamente el espacio como cualquier otra magnitud física, es decir, investigar las premisas de Euclides. Ahora se sabe que el espacio-tiempo se curva cerca de las estrellas; allí no existen líneas rectas y la luz sigue geodésicas curvas. Al igual que la ley de la gravedad de Newton, la geometría de Euclides describe correctamente la realidad bajo ciertas condiciones, pero sus axiomas no son absolutamente fundamentales y universales, ya que el cosmos incluye también geometrías no euclidianas.
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Datos verificados por: Brite
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Traducción al inglés de Teoría de la relatividad: Theory of relativity
Véase También
Relatividad doblemente especial
Invariancia galileana
Referencias a la relatividad general
Referencias a la relatividad especial
Bibliografía
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La teoría de la relatividad se ocupa de la estructura del espacio y el tiempo y de la naturaleza de la gravedad. Consiste en dos teorías físicas desarrolladas principalmente por Albert Einstein, la teoría especial de la relatividad publicada en 1905 y la teoría general de la relatividad completada en 1916. La teoría especial de la relatividad describe el comportamiento del espacio y el tiempo desde el punto de vista de los observadores que se mueven unos respecto a otros y los fenómenos asociados a ello. Basándose en esto, la teoría general de la relatividad atribuye la gravedad a una curvatura del espacio y del tiempo causada, entre otras cosas, por las masas implicadas.
El término relativista, que se utiliza con frecuencia en física, suele significar que una velocidad no es despreciablemente pequeña en comparación con la velocidad de la luz; el límite suele establecerse en el 10%. A velocidades relativistas, los efectos descritos por la relatividad especial se vuelven cada vez más importantes; las desviaciones de la mecánica clásica ya no pueden despreciarse.
Relatividad del espacio y del tiempo: En la teoría de la relatividad, el espacio y el tiempo no son estructuras de ordenación universalmente válidas. Más bien, la distancia espacial y temporal entre dos acontecimientos o incluso su simultaneidad son juzgadas de forma diferente por observadores con diferentes estados de movimiento. Los objetos en movimiento resultan ser más cortos en la dirección del movimiento en comparación con el estado de reposo, y los relojes en movimiento resultan ser más lentos. Sin embargo, dado que todos los observadores que se mueven uniformemente uno respecto del otro pueden igualmente considerar que están en reposo, estas observaciones se basan en la reciprocidad, es decir, dos observadores que se mueven uno respecto del otro ven que los relojes del otro van más lentos. Además, desde su punto de vista, los palos de metro de cada uno son más cortos que un metro si están alineados a lo largo de la dirección del movimiento. La pregunta de quién describe la situación más correctamente no puede responderse en principio y, por tanto, no tiene sentido.
Esta contracción de la longitud y la dilatación del tiempo pueden entenderse de forma comparativamente clara utilizando los diagramas de Minkowski. En la formulación matemática, resultan de la transformación de Lorentz, que describe la relación entre las coordenadas espaciales y temporales de los distintos observadores. Esta transformación puede derivarse directamente de los dos axiomas anteriores y de la suposición de que es lineal.
La mayoría de estos fenómenos que pueden explicarse de forma relativista sólo se hacen notar a velocidades apreciablemente grandes en comparación con la velocidad de la luz. Estas velocidades no son alcanzadas ni de lejos por los cuerpos portadores de masa en la vida cotidiana.
La velocidad de la luz como límite: Ningún objeto ni ninguna información puede moverse más rápido que la luz en el vacío. Si la velocidad de un objeto material se aproxima a la velocidad de la luz, la energía necesaria para una mayor aceleración supera todos los límites, porque la energía cinética aumenta cada vez más a medida que se aproxima la velocidad de la luz. Para alcanzar la velocidad de la luz, habría que gastar una cantidad infinita de energía.
Esta circunstancia es una consecuencia de la estructura del espacio y el tiempo y no una propiedad del objeto, como una nave espacial meramente imperfecta. Si un objeto se moviera de A a B a velocidad superlumínica, siempre habría un observador que se moviera respecto a él y que percibiera un movimiento de B a A, de nuevo sin que tenga sentido la cuestión de quién describe la situación más correctamente. El principio de causalidad sería entonces violado, ya que el orden de causa y efecto ya no estaría definido. Por cierto, un objeto así se movería a velocidad superlumínica para cualquier observador.