La teoría de la relatividad generalmente abarca dos teorías interrelacionadas de Albert Einstein: relatividad especial y relatividad general. La relatividad especial se aplica a las partículas elementales y a sus interacciones, describiendo todos sus fenómenos físicos excepto la gravedad. La relatividad general explica la ley de la gravitación y su relación con otras fuerzas de la naturaleza. Se aplica al reino cosmológico y astrofísico, incluyendo la astronomía.

La teoría transformó la física teórica y la astronomía durante el siglo XX, reemplazando a una teoría de 200 años de la mecánica creada principalmente por Isaac Newton. Introdujo conceptos que incluyen el espacio-tiempo como una entidad unificada del espacio y el tiempo, la relatividad de la simultaneidad, la dilatación del tiempo cinemática, gravitacional y la contracción de la longitud. En el campo de la física, la relatividad mejoró la ciencia de las partículas elementales y sus interacciones fundamentales, junto con la inauguración de la era nuclear. Con la relatividad, la cosmología y la astrofísica predijeron fenómenos astronómicos extraordinarios como estrellas de neutrones, agujeros negros y ondas gravitatorias.

Desarrollo y aceptación

Albert Einstein publicó la teoría de la relatividad especial en 1905, basándose en muchos resultados teóricos y resultados empíricos obtenidos por Albert A. Michelson, Hendrik Lorentz, Henri Poincaré y otros. Max Planck, Hermann Minkowski y otros hicieron trabajos posteriores.

Einstein desarrolló la relatividad general entre 1907 y 1915, con contribuciones de muchos otros después de 1915. La forma final de la relatividad general fue publicada en 1916.

El término “teoría de la relatividad” se basó en la expresión “teoría relativa” usada en 1906 por Planck, quien enfatizó cómo la teoría usa el principio de relatividad. En la sección de discusión del mismo artículo, Alfred Bucherer utilizó por primera vez la expresión “teoría de la relatividad” (alemán: Relativitätstheorie).

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En la década de 1920, la comunidad física entendía y aceptaba la relatividad especial. Rápidamente se convirtió en una herramienta significativa y necesaria para los teóricos y experimentadores en los nuevos campos de la física atómica, la física nuclear y la mecánica cuántica.

En comparación, la relatividad general no parecía ser tan útil, más allá de hacer pequeñas correcciones a las predicciones de la teoría de la gravitación newtoniana. Parecía ofrecer poco potencial para la prueba experimental, pues la mayor parte de sus aserciones estaban en una escala astronómica. Sus matemáticas de la relatividad general parecían difíciles y completamente comprensibles sólo por un pequeño número de personas.

Alrededor de 1960, la relatividad general se convirtió en el centro de la física y la astronomía. Las nuevas técnicas matemáticas aplicables a la relatividad general simplificaron los cálculos e hicieron que sus conceptos fueran más fácilmente visualizados. A medida que se descubrieron fenómenos astronómicos, como los cuásares (1963), la radiación de fondo de microondas de 3 kelvin (1965), los pulsares (1967) y los primeros candidatos de agujero negro (1981), la teoría explicó sus atributos y la medida de ellos confirmó la teoría.

Relatividad especial

La relatividad especial es una teoría de la estructura del espacio-tiempo. Fue introducida en el artículo de Einstein en 1905, “Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento”. La relatividad especial se basa en dos postulados que son contradictorios en la mecánica clásica:

  • Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores en movimiento uniforme relativo entre sí (principio de relatividad).
  • La velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores, independientemente de su movimiento relativo o del movimiento de la fuente de luz.
  • La teoría resultante se adapta mejor al experimento que a la mecánica clásica. Por ejemplo, el postulado 2, explica los resultados del experimento Michelson-Morley.
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Algunos de estos son:

Relatividad de simultaneidad: dos eventos, simultáneos para un observador, pueden no ser simultáneos para otro observador si los observadores están en movimiento relativo.