Hitoria de la relatividad

CAPITULO 1[pic 1]

HISTORIA DE LA RELATIVIDAD: La relatividad general y la teoría cuántica. Albert Einstein, descubridor de las teorías especial y general de la relatividad, nació en Ulm, Alemania, en 1879, al año siguiente la familia se desplazó a Múnich, donde establecieron un pequeño y no demasiado próspero negocio de electricidad. Albert no fue un niño prodigio, pero las afirmaciones de que sacaba muy malas notas escolares parecen ser una exageración. En 1894, el negocio paterno quebró se trasladó a Milán. Fue mientras ocupaba este puesto que, en 1905, escribió tres artículos que le establecieron como uno de los principales científicos del mundo e inicio dos revoluciones conceptuales – revoluciones que cambiaron nuestra comprensión del tiempo, del espacio, y de la propia realidad.

Imaginaban que el espacio estaba lleno de un medio continuo denominado el << éter >>. Los rayos de luz y las señales de radio eran ondas en este éter, tal como el sonido consiste en ondas de presión en el aire. De hecho, avanzándose el laboratorio Jefferson de la universidad de Harvard fue construido sin ningún clavo de hierro, para no inferir con las delicadas mediciones magnéticas. Los diseñadores olvidaron que los ladrillos rojizos con que están construidos el laboratorio y la mayoría de los edificios de  Harvard contienen grandes cantidades de hierro. El edificio todavía es utilizado en la actualidad, aunque en Harvard no están aún muy asegurados de cuanto peso puede sostener el piso de una biblioteca sin embargo sin clavos de hierro que lo sostengan.

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Se creía que la luz se propagaría por el éter con una velocidad fija, pero que si un observador viajaba por el éter en la misma dirección que la luz, la velocidad de esta le parecería menor, y si viajaba en dirección opuesta a la de la luz, su velocidad le parecería mayor. Si la luz fuera una onda en un material elástico llamado éter, su velocidad debería parecer mayor s un observador en una nave espacial que se desplaza a la luz (a). Y menor a un observador  que viajaba en la misma dirección que la luz (b).[pic 3]

En 1887, compararon la velocidad la velocidad de la luz de dos rayos mutuamente perpendiculares. Cuando la Tierra gira sobre su eje y alrededor del sol, el aparato se desplaza por el éter con rapidez y dirección variables. Pero Michelson y Morley no observaron diferencias diarias ni anuales entre las velocidades de ambos rayos de luz. Era como si esta viajara siempre con la misma velocidad con respecto al observador, fuera cual fuera, a rapidez y la dirección en que este se estuviera moviendo.

La tierra gira de oeste a este, Luz perpendicular a la órbita de la Tierra alrededor del sol, Rayos de luz mutuamente perpendiculares que gira con la Tierra tampoco muestran ninguna diferencia en la velocidad  

No se halló ninguna diferencia entre la velocidad de la luz en la dirección de la órbita de la Tierra y en la dirección perpendicular a la misma.

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MIDIENDO LA VELOCIDAD DE LA LUZ: Una diferencia en la velocidad de la luz en ambas direcciones significaría que las crestas de la onda de un rayo podrían llegar al mismo tiempo que los valles de la onda de un rayo podrían llegar al mismo tiempo que los valles de la onda del otro y cancelarse mutuamente.[pic 5]

Basándose en el experimento de Michelson – Morley, surgieron que los cuerpos que se desplazan por el éter se contraerían y el ritmo de sus relojes disminuiría. Esta contracción y esta disminuido del ritmo de los relojes seria tal que todos los observadores medirían la misma velocidad de la luz, independiente de su movimiento respecto al éter, Einstein subrayo que si no podemos detectar si nos movemos o no en el espacio, la noción de un éter resulta redundante. En particular, todos deberían medir la misma velocidad de la luz, independientemente de la velocidad con que se estuvieran moviendo. Los tiempos de dos personas coincidirían si ambas estuvieran en reposo la una respecto a la otra, pero si estuvieran desplazándose la una con relación a la otra. En la teoría de la relatividad, cada observador tiene su propia medida del tiempo. Uno de los gemelos (a) parte a un viaje espacial durante el cual se desplaza con una velocidad próxima a la de la luz (c), en tanto que su hermano (b) se queda en la tierra. Debido a su movimiento, el tiempo transcurre más lentamente en la nave espacial que para el gemelo que permanece en la tierra.  Una nave espacial pasa cerca de la Tierra de izquierda a derecha con una velocidad tierra de izquierda a derecha con una velocidad igual a las cuatro quintas partes de la velocidad un pulso, que se refleja en el otro extremo (a). La luz es observada por personas que se hallan en la tierra y por otras que se hallan en la nave. Debido al movimiento de esta, no miden la misma distancia para el recorrido de la luz reflejada (b).[pic 6][pic 7]

El postulado de Einstein de que las leyes de la naturaleza deberían tener el mismo aspecto para todos los observadores que se movieran libremente constituyo la base de la teoría de la relatividad, llamada así porque suponía que solo importa el movimiento relativo. Einstein había destronado dos de los absolutos de la ciencia del siglo XIX: El reposo absoluto, representado por el éter, y el tiempo absoluto o universal que todos los relojes deberían medir. Una consecuencia muy importante de la relatividad es la relación entre masa y energía. Lo que ocurre es que si utilizamos energía para acelerarlo algo, sea una partícula o una nave espacial, su masa aumenta, lo hace más difícil seguirla acelerando. La masa y la energía son equivalentes, tal como se resume en la famosa educación de Einstein E= mc2. Entre sus  consecuencias hubo el advertir que si un núcleo de uranio se fisiona en dos núcleos con una masa total ligeramente menor, liberada una tremenda cantidad de energía.   La ecuación de Einstein entre la energía (E), la masa (m) y la velocidad de la luz (c). La fisión conduce un promedio de 24 Neutrones. REACCION EN CADENA: Un neutrón de la física del U-235 original choca contra otro núcleo. Ello produce, a su vez, la física de este y empieza una reacción en cadena de ulteriores colisiones. Si la reacción se auto mantiene, se denomina “Critica” y la masa de U-235 correspondiente se denomina “masa crítica”. Los núcleos están formados por protones y neutrones que se mantienen unidos por la fuerza nuclear fuerte. Pero la masa del núcleo siempre es menor que la suma de las masas individuales de los protones y neutrones que lo forman. La liberación de esta energía potencial produce la devastadora potencia explosiva de las armas nucleares. Algunas personas han acusado a Einstein de la bomba porque  descubrió la relación entre masa y energía, (pero esto sería como acusar a Newton de los accidentes de aviación porque descubrió la gravedad). El mismo Einstein no participo en el proyecto Manhattan y quedo horrorizado por el lanzamiento de la bomba.[pic 8][pic 9][pic 10]

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