ENSAYO SOBRE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD  ESPECIAL Y LA RELATIVIDAD GENERAL

A finales del sigloXIX, muchos físicos pensaban que ya habían descubierto todas las leyes  importantes dela física y que les había quedado poco que hacer, excepto quizás  ultimar los detalles restantes. las  leyes de Newton del movimiento y dela gravedad  parecían describir todos los movimientos  conocidos sobre la tierra igual que delos demás planetas y demás cuerpos celestes ,mientras que las ecuaciones de Maxwell dela electricidad y el magnetismo parecían dar una  descripción, completa de los fenómenos eletromagneticos.incluso aunque fueron  fueron acumulándose  nuevas pruebas  acerca del comportamiento delas moléculas y de los átomos , se suponía que estos nuevos fenómenos  llegarían hacer adecuadamente descritos  por las teorías de Newton y Maxwell. Sin embargo el descubrimiento dela radioactividad  por Becquerel en 1896, los artículos teóricos de  Planck en 1897 y de Einstein en1905, junto con el trabajo de Rutherford, Millikan Borh, De Broglie, Schrödinger, Heinsenberg, y otros en los primeros años del siglo XX condujeron la elaboración de dos teorías complementarias nuevas: la relatividad y la mecánica cuántica. Estas teorías revolucionaron  el mundo dela ciencia  y constituyeron los fundamentales de nuevas tecnologías que han  cambiado la faz de nuestra

Civilización. Einstein pudo captar la agitación de aquellos tiempos fue una época  maravillosa para vivir, pues ambas teorías  iban a ejercer un profundo efecto  en la comprensión   del universo.  Pues las leyes  de Newton   nos  dan  una explicación completa delos  movimientos que suceden en nuestra vida diaria  tal como  la velocidad  de un automóvil. ósea   las leyes de  Newton  nos dan una descripción   el movimiento delos objetos  a velocidades  muy bajas  respecto a la  velocidad de la luz  , por eso las leyes de Newton no son válidas   a velocidades muy  cercanas  a la  velocidad  dela luz    esto no quiere   decir  que las leyes de  Newton estén  mal ,  sino que  solo   sirven para   velocidades  muy bajas  por ello pues  se necesitó   leyes que describan   el movimiento de partículas    muy cercanas a la   velocidad dela luz    para esto  propuso  Einstein  con solo 26 años  la teoría dela  relatividad    para   todas  las partículas que  se aproximan   a la velocidad dela luz   como sabemos  estos fenómenos   esta    fuera de nuestro alcance  ya que nadie puede  viajar   más veloz que la luz   por eso es muy  difícil de   apreciar   los cambios que se producen   . por ello los científicos  sometieron  a experimentos  las leyes de  Einstein  acelerando  partículas de   alta energía   y  pues las partículas  aceleradas  como el   muon   solo   se aproximan a 0.98  % a la  velocidad de la luz  por  eso la   luz es la velocidad limite.  Bueno  retrocedamos en el tiempo   en un famoso  experimento de Galileo   un barco en movimiento  aúna velocidad  constante  un marinero desde lo más alto dela torre del barco deja caer un bala de cañón   ,el marinero  observa que la bala desciende en forma vertical y cae sobre los pies del mástil pero para un observador  que  está en reposo   cerca del barco observa que la bala cae   en forma parabólica  , ahora  cuál de ellos dice la verdad , en realidad los dos tienen razón  por que no existe un sistema de referencia ,bueno   esto es  solo el principio dela relatividad  .   El experimento de Michel son y Mosrley   sirvió para confirmar que la velocidad de la luz permanecía constante, independientemente del sistema de referencia en el cual se medía, contrariamente a lo esperado de aplicar las transformaciones de Galileo Einstein también fue influido por el físico y filósofo Ernst Mach. Einstein leyó a Ernst Mach cuando era estudiante y ya era seguidor suyo en 1902, cuando vivía en Zúrich y se reunía regularmente con sus amigos Conrad Habicht y Maurice Solovine. Einstein insistió para que el grupo leyese  los dos libros que Mach había publicado hasta esa fecha: El desarrollo de la mecánica, (Die Mechanik in ihrer Entwicklung, Leipzig, 1883) y El análisis de las sensaciones (Die Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des Physischen zum Psychischen, Jena, 1886). Einstein siempre creyó que Mach había estado en el camino correcto para descubrir la relatividad en parte de sus trabajos de juventud, y que la única razón por la que no lo había hecho fue porque la época no fue la propicia. En 1905 un desconocido físico alemán publicó un artículo que cambió radicalmente la percepción del espacio y el tiempo que se tenía en ese entonces ^]Albert Einstein revolucionó al mundo al postular lo que ahora conocemos como Teoría de la Relatividad Especial. Esta teoría se basaba en el Principio dela  relatividad y en la constancia de la velocidad de la luz en cualquier sistema de referencia inercial. De ello Einstein dedujo las ecuaciones de Lorentz. También reescribió las relaciones del momento y de la energía cinética para que éstas también se mantuvieran invariantes La teoría permitió establecer la equivalencia entre masa y energía y una nueva definición del espacio-tiempo. De ella se derivaron predicciones y surgieron curiosidades. Como ejemplos, un observador atribuye a un cuerpo en movimiento una longitud más corta que la que tiene el cuerpo en reposo y la duración de los eventos que afecten al cuerpo en movimiento son más largos con respecto al mismo evento medido por un observador en el sistema de referencia del cuerpo en reposo   En 1912, Wilhelm premio Nobel de Física de 1911, propuso a Lorentz y a Einstein para este galardón por la teoría de la relatividad, expresando. Aunque Lorentz debe ser considerado como el primero en encontrar la expresión matemática del principio de la relatividad, Einstein consiguió reducirlo desde un principio simple. Debemos pues considerar el mérito de los dos investigadores como comparable

PRINCIPIO GALILEANO DELA RELATIVIDAD

 Para  describir  u n evento físico pues  debemos establecer un  marco referencial  pues un  marco referencial es aquel en el que se observa un objeto que no tiene aceleración , ósea  cuando no actúan  fuerzas externas  sobre el  . Además  cualquier  sistema  que se mueva   con una velocidad constante respecto   a un  marco inercial  también  debe estar en un marco inercial. Pues no hay un marco inercial  absoluto de referencia. En  consecuencia los resultados de un experimento  realizados en un vehículo que se mueve  con una velocidad  constante serán idénticos a los resultados del mismo experimento realizados en el mismo vehículo inmóvil   . Este resultado pues se denomina el principio galieano dela relatividad.  En conclusión  las leyes dela mecánica deben ser las mismas en todos los maros inerciales de referencia.

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LA VELOCIDAD DELA LUZ

  Bueno  nosotros  vemos el mundo      tal como    es    atreves dela luz percibimos    las   dimensiones  delos objetos  que nos rodean pero en sí que es la luz, pues  la luz no   es más  que una  radiación  electromagnética    pues  que puede  ser percibido por el ojo humano , en    física         el    termino luz ocupa  un    campo más amplio     conocida como  espectro electromagnetico.Nosotros percibimos   a diario    por ejemplo  la velocidad  de un auto,   aves es  la velocidad de un  tren  , de un avión   y vemos   que ellos  tienen una  velocidad   bastante  grande a escala  humana  .   También    la   velocidad  del sonido.  ahora   imagínense la velocidad de un rayo   ,un parpadeo o que    cuando nosotros prendemos   la bombilla  de nuestro  cuarto vemos  que  es algo instante,   pues  es cierto , la luz  están  rápido  que en  solo segundo  podría dar 7 vueltas  alrededor dela   tierra  pues    es el más  veloz mensajero   del universo existente   la  luz  es la velocidad   limite   nadie puede   superar,  pues  ella  se traslada    en  el   espacio   a 3000000 km/s  esto es  porque la luz pues   no tiene masa   ósea no es materia sino  energía  y cantidad  de movimiento    .  La luz solo existe   cuando está   en movimiento. En cambio en estado de reposo  no existe   . pues la luz está compuesto   por  partículas subatómicas llamadas    fotones  y  estos son emitidos   por la fuente  que la emite  por    paquetes  de fotones llamados   cuentón   de esta  forma la luz tiene doble comportamiento   es  onda y partícula  a la vez . la luz es la vara del universo,   atreves de  ella podemos conocer las  gigantescas distancias  que  separan    las planetas , las estrellas  , las galaxias  y el universo , ustedes  se preguntaran como  los científicos   los físicos conocen las distancias que existe   entre    el sol y la tierra   que está a 149.600.000 km ,o   la     enorme distancia  que hay   con la estrella más cercana a nuestro sistema solar  que  es la estrella alfa centauro  que está  a 41.3 billones de km ( 4,37 años luz).  Acaso ellos     han ido hasta  el sol  o asta alfa centauro para poder medir   pues  eso   algo imposible     ya que nuestra  tecnología   aun no nos permite. Por ello  se usa la luz   como patrón de medida a escala cósmica   atreves de ella  podemos conocer las enormes distancias  cósmicas    pues como sabemos  las  estrellas irradian  luz   hacia el espacio por las reacciones nucleares que existe en su núcleo.  El tiempo   que demora  en  llegar hacia nosotros  y con   ecuaciones matemáticas    .De esta forma   podemos  calcular   esas  enormes distancias por  ejemplo    el tiempo que  demora la luz en llegar desde   el sol  es 8 minutos  , ahora  si prendemos un súper linterna  pues el tiempo  que demora en llegar  hasta la luna seria de un  segundo, a  júpiter  unos 2 horas, hasta el planeta    más alejado del  sistema solar que es Neptuno unos 24 horas    como vemos la luz     a grandes distancias ósea a escala cósmica se  lentisa ( se vuelve lento)   . por eso pues nosotros  vemos o estudiamos  solamente el pasado porque  vemos al sol cuando  era ase 8 minutos, vemos júpiter   cuando era hace  2 horas, vemos  Neptuno   cuando era ase 24 horas   vemos alfa centauro  cuando  era 4 años  y  así sucesivamente,  de esta forma los científicos  tratan de explicar el origen del universo  pues gracias a la luz  podemos estudiar  el pasado     como las distancias  son muy gigantescas , que la luz recorre  los científicos optaron en introducir una  constante universal  llamado año luz      que es 40 billones de km    ya que  es la distancia   que demora en ir de un punto a otro la luz   en un año . La luz     pues  es  un  regalo precioso dela naturaleza  ya   que  es muy importante  podemos mencionar un  sin fin  de aplicaciones  que   tiene  y que permite el avance   dela   tecnología   por ejemplo   gracias  a ella  podemos  comunicarnos     en un instante  con nuestros   seres queridos   gracias  a ella  tenemos la internet     , teléfono , celulares  , radares ,tv microondas y todos los sistemas de comunicación  ya que  la información  viajan atreves  del espacio en  ella    como las ondas de radio  ,tv microondas,  rayos x rayos  infrarrojos los rayos gama   todos  ellos   son pues rayos electromagnéticos   ósea  luz invisible o visible.

RELATIVIDAD NEWTONIANA

Nos dice la primera ley de  Newton de que no se puede  distinguir entre una partícula en   reposo y otra en movimiento  con velocidad constante. Si no existe  ninguna fuerza  externa actuando sobre ella,  la partícula permanecerá en su estado inicial, bien en reposo o bien con una velocidad constante es decir con su velocidad inicial. Ahora consideremos una partícula en reposo  respecto a nosotros sin que actúen fuerzas sobre ella  de acuerdo con la primera ley de Newton  seguirá estando en reposo. A continuación consideremos  la misma partícula  desde el punto de vista de un segundo observador que se está moviendo  con una velocidad constante respecto a nosotros. Desde el sistema de referencia de este observador, tanto  nosotros  como la partícula se está moviendo con velocidad constante. La primera ley de Newton también es válida para dicho observador. Ahora observe que si esta partícula este acelerándose respecto a nosotros,  veríamos pues como la partícula    se acelera respecto a el  sin que actuase ningún fuerza sobre ella. entonces en conclusión la primera  ley de Newton no es válida  para él.¿ cómo  podremos  distinguir si somos nosotros  y la partícula los que estamos en  reposo  mientras que el segundo observador  se mueve con  velocidad constante , o es  este  segundo observador quien  permanece en reposo  y estamos  en   movimiento   tanto  como l partícula?. Todos los sistemas  de referencia que se mueven  con una  velocidad  constante  respecto a un sistema  de  referencia inercial  son también  sistemas de referencia inerciales  ,pues estos  principios  se les conoce  como la    relatividad Newtoniano  ósea . No se puede detectar el movimiento absoluto., estos principios fue  bien conocida por Galileo, Newton y otros científicos  en el siglo X VII.  Pero  durante el siglo XIX. Cambio esta visión  del problema. Entonces  se pensaba  generalmente que la relatividad Newtoniana era incorrecta y que en principio se podía detectarse  el movimiento absoluto haciendo una medida dela velocidad dela luz.

La teoría dela relatividad se compone de dos teorías  bastantes  diferentes la teoría especial y la teoría general. La primera teoría desarrollada por Einstein y otros  científicos en 1905  se refiere pues esencialmente  a la comparación  entre  las   medidas realizadas   diferentes sistemas de referencias inerciales, que se mueven con velocidad constante unos respecto a otro.  Sus consecuencias, que  pueden deducirse con un mínimo cálculo matemático, son aplicables en una gran diversidad de situaciones que  pues aparecen  en la ciencia y la técnica. Por otra parte  la teoría general  también desarrollado por  Einstein y otros investigadores alrededor del año1916, trata  con sistemas de referencia acelerados y con efecto dela gravedad.

EL EXPERIMENTO DE MICHELSON- MORLEY

 El experimento más famoso diseñado para detectar pequeñas cambios en la rapidez de la luz fue realizado   por primera vez en 1881 por Albert A. Michel son y Edward W. Morley   . El  experimento   consistía  para determinar  la velocidad dela tierra respecto a la  del hipotético éter, la herramienta   que   se empleó   en el   experimento   fue el interferómetro.  El interferómetro es un instrumento que emplea la interferencia de  ondas de  luz para medir con gran precisión  la longitud de onda dela   misma luz   . Pues lamentablemente  los experimentos de Michelson   contradijeron la hipótesis del éter y  por eso     es imposible  medir la velocidad  absoluta dela tierra al marco del éter  no   por ello  que  todo es relativo. No obstante Einstein ofreció un postulado  para esta teoría  especial de relatividad que indica una interpretación diferente sobre  los resultados nulos   de este  experimento. En los años posteriores, cuando se  supo más acerca dela naturaleza de la luz se abandonó la idea del éter que permeaba todo. Pues ahora se entiende que la luz es una onda electromagnética que no requiere ningún medio para propagarse. En consecuencia fue innecesaria la idea  de un éter el cual  viajan estas ondas. El instrumento empleado por  Michelson podía detectar desplazamientos de franja de solo 0.01. No obstante   no  detecto desplazamiento alguno en el patrón de franja. Desde ese tiempo el experimento ha recibido numerosas veces por varios científicos bajo diferentes condiciones, y jamás  se ha detectado desplazamiento  alguno dela franja. Por lo tanto se concluyó  que el movimiento dela tierra respecto al postulado del éter no se puede detectar. Se realizaron muchos esfuerzos para explicar los resultados nulos del experimento y para    salvar  el concepto del   marco del éter y la ecuación de transformación galieana dela velocidad dela luz. Se ha demostrado  que todas las  propuestas resultantes de estos  esfuerzos  son erróneas. Ningún experimento en la historia dela física recibió  tan valientes esfuerzos para explicar la ausencia de resultados esperados como en el paso el experimento de Michelson-Morley . Pues el escenario estaba listo para Einstein, que resolvió el problema en 1905  con su  teoría dela  relatividad especial.

Pues Albert Einstein   postulo los siguientes postulados muy simples pero difíciles de debatir

Primer  postulado: principio especial dela relatividad- las leyes físicas son las mismas  en  todos los marcos  de referencia inercial esto quiere decir que el universo no es todo  absoluto  salvo la luz    todo es relativo  uno siempre depende de otro.

Segundo postulado- invariante de c – la velocidad dela luz en espacio  es   un constante universal   pues  no depende    dela fuente quela emite  por más que sea N  veces su luminosidad  y la velocidad  en que se   traslade  pues la velocidad dela luz siempre  es la misma    por ejemplo  una persona  que tire una  piedra    en reposo   pues  solo abra  recorrido una distancia  proporcional a su velocidad  . pero   si  la persona tira  la piedra  en movimiento  pues la piedra abra recorrido una   distancia  mayor  ya que se suma la velocidad dela piedra  más  la velocidad dela persona . Ahora    veamos  otro ejemplo  supongamos  que Ud.  prende el faro de su  automóvil   en reposo  y mide la distancia que  ha recorrido respecto al piso  ,   ahora Ud. prende    su faro de su  automóvil     a cualquier velocidad    ósea en movimiento   Ud. obtendrá los mismos resultados   que en reposo   ya que  la luz no depende del movimiento   del  automóvil      en conclusión   la luz es  absoluto  independiente  y constante.

Pues desde  que el hombre  empezó a explorar   la tierra hace miles de años    trataban  pues de explicar la forma  el tamaño      y    se decía pues  que la tierra  era plana  y había un abismo   donde   pues  por debajo de ella  ella  imposible de caminar