RELATIVIDAD
La teoría de la relatividad está compuesta a grandes rasgos por dos
grandes teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert
Einstein a principios del siglo XX,
que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.
La primera teoría, la teoría de la
relatividad especial, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de
los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias,
en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del
electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La
segunda, la teoría de la relatividad general, publicada en 1915, es una teoría
de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide
numéricamente con ella para campos gravitatorios débiles.
La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos
gravitatorios.
No fue hasta el 7 de marzo de 2010
cuando fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein por
parte de la Academia Israelí de
Ciencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El manuscrito
contiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, y fue
donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén
en 1925 con motivo de su inauguración.
Relatividad especial
La teoría de la relatividad especial, también llamada
teoría de la relatividad restringida, fue publicada por Albert Einstein en 1905 y describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano.
Esta teoría
describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes
velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente para
estudiar sistemas de referencia inerciales (no es
aplicable para problemas astrofísicos donde el campo gravitatorio desempeña un
papel importante).
Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son
considerados como originadores de la teoría. Si bien la teoría resolvía un buen
número de problemas del electromagnetismo y daba una explicación del experimento
de Michelson-Morley, esta teoría no proporciona una descripción
relativista adecuada del campo gravitatorio.
Tras la publicación del artículo de Einstein, la nueva
teoría de la relatividad especial fue aceptada en unos pocos años por la
práctica totalidad de los físicos y los matemáticos, de hecho personas como
Poincaré o Lorentz habían estado muy cerca de llegar al mismo resultado que
Einstein.La forma geométrica definitiva de la teoría se debe a Hermann Minkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politécnica de
Zürich; acuñó el término "espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la forma matemática
adecuada.
El espacio-tiempo de Minkowski es una variedad tetradimensional en la que
se entrelazaban de una manera insoluble las tres dimensiones espaciales y el
tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowski, el movimiento de una partícula se
representa mediante su línea de universo (Weltlinie),
una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las
tres dimensiones espaciales (
,
,
) y el tiempo (
).
,,) y el tiempo ().
El nuevo esquema de Minkowski obligó a reinterpretar
los conceptos de la métrica existentes hasta entonces. El concepto
tridimensional de punto fue
sustituido por el de evento. La
magnitud de distancia se
reemplaza por la magnitud de intervalo.
Relatividad general
La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue
presentada como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teoría
generaliza el principio de relatividad de Einstein
para un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la
teoría deben tener una forma de covariancia más general
que la covariancia de Lorentz usada en la
teoría de la relatividad especial.
Además de esto, la teoría de la relatividad general
propone que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la
presencia de materia, de lo cual resulta una teoría relativista del campo gravitatorio. De hecho
la teoría de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no será plano
en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo será percibida
como un campo gravitatorio.Debe notarse que el matemático alemán David Hilbert escribió e hizo públicas las ecuaciones de la
covarianza antes que Einstein.
Ello resultó en no pocas acusaciones de plagio contra
Einstein, pero probablemente sea más, porque es una teoría (o perspectiva)
geométrica. La misma postula que la presencia de masa o energía «curva» al
espacio-tiempo, y esta curvatura afecta la trayectoria de los cuerpos móviles e
incluso la trayectoria de la luz.Einstein expresó el propósito de la teoría de
la relatividad general para aplicar plenamente el programa de Ernst Mach de la relativización de todos los efectos de inercia, incluso añadiendo la llamada constante cosmológica a sus
ecuaciones de campo para este propósito.
Este punto de
contacto real de la influencia de Ernst Mach fue claramente identificado en 1918, cuando Einstein
distingue lo que él bautizó como el principio de Mach (los efectos inerciales se derivan de la interacción
de los cuerpos) del principio de la relatividad general, que se interpreta
ahora como el principio
de covarianza general.
DIEGO GUTIÉRREZ TOLEDO 2ºL
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