Informe Teoria de la relatividad

Teoría de la Relatividad

                                                Integrantes:

                                                        -Bastián Maldonado Maulén.

                                                        -Javier Silva Orellana.

                                                        -Fabián Tapia Ibacache.

                                                        -Gian Villarroel Arenas.

Quilicura, Santiago de Chile, 28 de agosto de 2013

Introducción

        Los agujeros negros, la bomba atómica, viajes en el tiempo, la velocidad de la luz, la Teoría de la relatividad; todos estos son conceptos que quizás más de una vez serán oídos por una persona promedio, no obstante, siempre se han considerado como conceptos oscuros y misteriosos del mundo científico, por lo que la principal problemática en el presente documento, ha de ser el facilitar la comprensión de la teoría de la relatividad de Einstein, de modo que una persona con un conocimiento promedio en física pueda entenderlo.

        Antes de comenzar a inundarse en el tema, se debe entender que esta teoría, conformada por dos postulados: la teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general, han tenido grandes repercusiones en el mundo científico. La primera significó un cambio en la concepción del espacio y el tiempo, el origen de un universo multidimensional, un absolutismo de las leyes de la física en cualquier sistema inercial, e incluso, la más conocida por su participación en la Segunda Guerra Mundial: La bomba atómica.

        La relatividad general abarcaría lo que se conoce como la curvatura del espacio-tiempo y el quiebre con la física newtoniana, pero quizás sea más pertinente señalar que también permite comprender el origen de los denominados agujeros negros.

        Para no producir una confusión en el lector, exponiendo los postulados de Einstein inmediatamente, se presentará un breve marco histórico que permita facilitar su comprensión, de manera que la complejidad del tema tratado sea menor.

Desarrollo

1. LA RELATIVIDAD DE GALILEO

        La relatividad no es un concepto únicamente formulado por Einstein, sino que ha sido estudiada por científicos que datan desde el siglo XVI, entre estos científicos, el principal pionero de la relatividad corresponde al hombre que es conocido bajo el nombre de Galileo Galilei.

        Galileo, en el año 1638, plantea lo que se conoce como relatividad clásica o invariancia galileana, esta establece que las magnitudes del movimiento de los cuerpos dependen del sistema de referencia que se establezca, de esta manera, gracias a las Transformaciones de Galileo se pueden determinar las variantes en las magnitudes de uno de dos sistemas con respecto al otro, siempre y cuando uno de ellos esté estático y el otro se mueva con una velocidad constante, tal como señala galileo en su ejemplo del barco^[1]. Con el cual postula que “las leyes de la física son independientes de cualquier sistema de referencia”.

        Las mencionadas Transformaciones de Galileo corresponden a las relaciones entre los dos sistemas anteriormente mencionados, estas relaciones establecen las formas de calcular la velocidad, posición y aceleración de cada uno de los sistemas, en un tiempo igual (Ver Anexo1).

        El principio de relatividad clásica de Galileo, termina por denotar que en el Universo todo se encuentra en un constante movimiento, por lo que no es posible establecer un sistema de referencia que sea absoluto, pues todo se mueve respecto a algo, de manera que esto se convierte en uno de los principales dilemas para la ciencia.

2. El Espacio Absoluto de Newton

        Años más tarde, Isaac Newton, tras establecer sus leyes de Inercia, Interacción, Acción-Reacción y Gravitación Universal, termina por establecer que los sistemas que se encuentran en reposo o en movimiento uniforme, presentados en la relatividad clásica, son denominados sistemas inerciales.

        Las leyes de Sir Isaac terminan por explicar casi completamente los comportamientos de los cuerpos, en lo que se denomina la física newtoniana, logrando explicar la mayoría de los fenómenos mecánicos de la naturaleza, desde el movimiento de un tren hasta los movimientos planetarios, explicados por la ley de Gravitación Universal.

        Sin embargo, existen dos fenómenos que se escapan de este modelo y que la física Newtoniana no puede explicar, estos dos fenómenos corresponden a aquellos que suceden a escala atómica y aquellos que suceden a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

        A diferencia de Galileo, Newton insistió en la presencia de un sistema de referencia absoluto, el cual correspondió al denominado “Espacio Absoluto de Newton” y junto con este la idea de un “tiempo absoluto”, esta postulación se debe a que Newton considera que la única forma de determinar que algo se mueve es a partir de algo que  se encuentra en reposo, para ello el universo se vuelve un sistema estático, en el cual no puede existir la nada absoluta, por lo cual afirma que todo el Universo está permeado por un fluido que se encuentra presente en todos los rincones de este, el éter.

        Cabe en cuenta decir que el concepto del éter no surge en esta época, sino que había sido propuesto por diversos filósofos incluso anteriores a Isaac Newton, entre ellos René Descartes^[2].

3. LUZ Y ÉTER

        Newton no solo se limitó a explorar el campo de la mecánica, sino también el de la óptica, principalmente el fenómeno de la luz. Newton pensaba que la luz estaba compuesta por partículas que se desplazaban a una enorme velocidad, pero por otro lado, otros físicos pensaban que el comportamiento de la luz era ondulatorio, es decir, correspondía a la vibración de un medio material, que no podía ser sino el éter.

        Las investigaciones en los campos de la electricidad y el magnetismo, por parte de científicos como Coulomb, Benjamin Franklin, Oersted, Ampère y Faraday, permitieron que el escocés James Maxwell lograra unificar la electricidad y el magnetismo a través de un conjunto de fórmulas matemáticas, que permitieron ver claramente que estos dos fenómenos eran dos manifestaciones de un mismo fenómeno físico, el electromagnetismo.

        A partir de la teoría de Maxwell, se logró determinar de una vez la naturaleza de la luz, la cual presentaba un comportamiento de onda electromagnética, y este comportamiento ondulatorio hace evidente la necesidad de un medio material para propagarse, por lo que vuelve a recurrirse al hipotético éter de Newton.

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