Date post: | 15-Jan-2015 |
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Albert Einstein (1879-1955)
(1905) La relatividad especialEl postulado de relatividadLa velocidad de la luz es la misma para cualquier observador,en cualquier dirección, independientemente del movimiento delobservador o de la fuente de luz.
La lógica de Einstein: los Gedankenexperimenten
1. Uno puede siempre suponer que está en reposo.2. Los observadores que se mueven también pueden suponer que están en reposo y construir otra realidad.3. Cada observador debe aceptar todas las observaciones, propias y ajenas.4. Los desacuerdos proceden de “inferencias” que habrá que considerar incorrectas.5. Generalmente proceden de una inferencia: estimar cuándo
sucedió un suceso lejano.
Un experimento mental: Reformulación de la simultaneidad
Dos naves se cruzan y en ese momentouna de ellas emite un destello
El piloto de cada nave piensa que elfrente de luz se desplaza alrededor de su nave
Comprobación de la inferencia desde la nave A
Flash
Detección
Espejos
Espejos en el momentodel flash
Detección
Espejos en cada momento dereflexión
Comprobación de la inferencia en la nave Bvista desde la nave A
El piloto de la nave A ve que los dos rayos de luz llegan a la nave B al mismo tiempo, pero las reflexiones en los espejos no han sido simultáneas.
El piloto de la nave B observa lo mismo para la nave A
Cuando dos sucesos ocurren en lugares distintos pueden ser simultáneos para un observador y ocurrir en instantes distintos para otro observador situado en otro lugar
Criterio relativista de simultaneidad: dos sucesos son simultáneos si ocurren al mismo tiempo y en el mismo lugar
Segundo gedankenexperiment:La contracción de la longitud
El proceso tal como lo observan los revisoresLongitud del tren = L0
La luz llega simultáneamente a ambos extremos del tren
Luz
Poste 1 Poste 2L0
El mismo proceso visto desde el andén
Posición de la luz cuando se produjo el fogonazo (el tren se ha movido desde entonces)
Poste 1 La luz alcanza el extremo traseroPero no el delantero
Poste 2
Más tarde alcanza el extremo delantero, pero el tren se ha movido entretanto
Longitud del tren L < L0
L
d=cT0
Tercer gedankenexperiment:La dilatación del tiempo
Reloj atómico Tiempo propio T0
Medido por el astronauta
Espejo
Pulso de luz
Fuente de luz
Detector
La observadora en laTierra ve que la luz recorremás distancia y tarda un tiempo T
d cTd
vT
Teorema de Pitágoras
0
2
2
0
20
2222
20
22222
1
T
cv
TT
TcvcT
TcTvTc
= factor relativista
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,90
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Fa
cto
r re
lati
vis
ta
Velocidad/c
Variación del factor relativista en función de la velocidad
L = L0 /T = T0
Suma relativista de velocidades
u
w
vEl piloto ve el cohete convelocidad v
El observador en tierra ve el avión con velocidad u y el cohete con velocidad w
21
u vw u v
uvc
v/c + u/c = w/c
0,1 0,1 0,198
0,1 0,9 0,917
0,9 0,9 0,995
Suma relativista de velocidades (cuantitativa)
Caída de un muón vista desde la Tierra
T0 = 2 μs (propio) v = 0,998 cFactor relativista = 15
Tiempo de desintegración y longitud de caída
T = 30 μs (dilatado)L0 = 9.000 m (propia)
Caída de un muón vista desde el muón
Tiempo de desintegración y longitud de caída
T0 = 2 μs (propio)
L = 600 m (contraída)
600 m
Sin relatividad no puede explicarse que el muón alcance la superficie terrestre
Einstein: las leyes de la Física han de ser las mismas para observadores que se mueven uniformemente
→ Invariancia relativista2vmE
Incremento de la masa con la velocidad
Si la velocidad es muy pequeña: v << c
20
20 2
1vmcmE
20 cmE !! Energía en reposo !!
Teoría de la relatividad general (1915)Einstein (1907): Una persona en caída libre no siente
su peso.
Principio de equivalenciaNingún experimento realizado en un único lugar puede distinguir un campo gravitatorio de un sistema de referencia acelerado.
-Los seres que viven en mundos esféricos, pero piensan que son planos, están condenados a inventar la fuerza: la geometría falsa conduce al concepto de fuerza gravitatoria.
-El concepto de fuerza es innecesario.-El espacio-tiempo es curvo.
-La trayectoria de la luz se curva en un sistema acelerado y, por tanto, en un campo gravitatorio también.
Confirmaciones clásicas de la teoría general de la relatividad
Precesión del perihelio de Mercurio (Einstein)
Curvatura de la luz alrededor del Sol Expedición astronómica de 1919 (Eddington)
1979 Quásares idénticos: lente galáctica
La gravedad afecta a los intervalos de tiempo.
Detectado en 1959 ( 1 s en en 10 millones de años)En 1976 con precisión de 99,98 %