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¿Qué conceptos asocias con teoría de la relatividad? … Veamos de qué se trata: fue formulada por el físico alemán Albert Einstein a principios del siglo XX, con el tiempo incluiría dos teorías: la de la relatividad especial y la de la relatividad general. Fueron desarrolladas para explicar cuestiones confusas en el concepto de “movimiento relativo”, pero resultaron ser la base de las ciencias físicas y el punto de partida para que los físicos explicaran conceptos fundamentales.

Albert Einstein fue un físico alemán que nació el 14 de marzo de 1879 en el seno de una familia judía y resolvió una serie de incongruencias que se detectaron en los pilares de la ciencia del siglo XX, es decir, entre la mecánica Newtoniana y la Teoría del Electromagnetismo.

Vayamos paso a paso: ¿De qué se trataban los pilares
de la ciencia de aquella época?

Teoría Mecánica: hoy en día es más conocida como Mecánica Newtoniana. Sirve para explicar eventos físicos de la vida diaria, describe con gran exactitud sistemas como cohetes, movimiento de automóviles, moléculas orgánicas, planetas, etc. Fue desarrollada a partir de los conocimientos de cinemática y dinámica aportados desde Aristóteles hasta Galileo.

Teoría del Electromagnetismo: explica efectos magnéticos y eléctricos conocidos desde los griegos hasta los últimos avances de Oersted, Faraday y Lenz. Fue desarrollada por el científico inglés James Maxwell.

¿Qué ocurría con estas teorías en el siglo XX?

Algo parecía no tener lógica, estas teorías no lograban dar respuesta a nuevos cuestionamientos. Los científicos de la época decidieron reformular conceptos y seguir investigando.

¿Cuáles eran esos nuevos cuestionamientos que quedaban sin respuesta?

En el siglo XX comienzan a preguntarse qué medio utiliza la luz para moverse. La primera hipótesis fue decir que existía un medio transparente, fijo en todo el Universo y de baja densidad que inundaba todos los huecos del espacio. Lo llamaron éter y para comprobar su existencia dos físicos, Michelson y Morley, desarrollaron una prueba: emitir dos rayos de luces en sentido opuesto. Uno fue emitido en sentido al movimiento de la Tierra y el otro en sentido contrario. De este modo, se suponía que el que giraba en sentido al movimiento de la Tierra debía llegar más rápido; pues de acuerdo a la teoría de la época, para determinar la velocidad real de este rayo había que sumar la velocidad propia del rayo más la de la Tierra. En cambio, para obtener la velocidad del rayo que iba en movimiento contrario al de la Tierra había que restar la velocidad de la Tierra a la velocidad del rayo.

Para sorpresa de todos, los haces de luz llegaban en el mismo momento al espejo, que se había dispuesto como meta para que rebotaran y volvieran al punto inicial al cual también debían llegar en el mismo momento.

El experimento lo hicieron una y otra vez, ya que estaban convencidos de que un rayo debía tardar más que otro en hacer el recorrido. Pero no encontraron diferencia. En consecuencia, entró en crisis la teoría del éter y volvió a surgir la incógnita: ¿en qué se apoyaba la luz para trasladarse? ¿Por qué la velocidad no variaba a pesar de todos los experimentos?

 

Albert Einstein revela el misterio

Un joven alemán que estudiaba ciencias físicas en Zurich formula una explicación al gran interrogante de la época reformulando toda la física clásica de Newton que se estudiaba en aquel momento. A partir de las teorías de Einstein, la mecánica clásica comienza a considerarse como un caso particular de una mecánica más amplia y general. Con el tiempo, la denominan Física Relativista y la aplican para explicar el movimiento de partículas que se mueven a grandes velocidades, como las de la luz.

Einstein sustentó su teoría física en dos postulados que, con el tiempo, sirvieron para explicar la naturaleza del universo.

Ellos son:
1. La luz se mueve siempre a velocidad constante de 300.000 Km/seg, independientemente de la velocidad de la fuente emisora.
2. No existe ningún experimento posible en una nave que nos permita saber si nos estamos moviendo.

 

Como podemos ver, estos postulados rompen con los conceptos establecidos en la época. Por ejemplo, es ignorado el principio de la relatividad establecido por Galileo, donde se indica que hay que sumar las velocidades. Si desde un automóvil emitimos un haz de luz, Galileo hubiese dicho que para determinar su velocidad habría que sumar la velocidad del haz, más la velocidad del automóvil; Einstein estableció que la luz siempre se mueve a velocidad constante de 300.000 Km/seg, independientemente de la velocidad de la fuente emisora. Además, Einstein afirmó que la luz no necesita ningún medio de transporte ya que simplemente se mueve a través del vacío.

La teoría de la relatividad introduce el concepto de tiempo relativo. Los fenómenos físicos tienen asociado un tiempo. Si un astronauta realiza un viaje por el espacio a la velocidad de la luz no notará nada particular en su reloj, pero al regresar a la Tierra se dará cuenta que no coincide con los relojes que se quedaron en ella. Adicional a esto, Einstein predice que la masa y la energía de un cuerpo están relacionadas con la velocidad de la luz elevada al cuadrado, E = mc². Esta fórmula afirma que en un solo kilogramo de materia esta almacenada toda la energía que consume la Tierra. Para ese momento, en el año 1905, se pensó que era imposible extraer esa energía pero la situación cambió 30 años después con la bomba que destruyó Hiroshima.