23 de julio de 2010

LO QUE ES LA RELATIVIDAD


Últimamente se habla mucho de que todo es relativo, pero ¿alguien sabría decir lo que es en realidad relativo?

Si tú estuviera en un cohete, viajando a través del espacio lejano, ¿cómo sabrías a qué velocidad y en qué dirección iba?

En la Tierra, no habría problema. Si un cohete viaja cien kilómetros de un lugar a otro en una hora, ha viajado a la velocidad de cien kilómetros por hora. Hasta podríamos medir esta distancia si tuviésemos que demostrarlo. De modo que hay algo definido sobre lo cual apoyarse, el suelo sobre el cual hemos viajado. Pero fuera de la vista de la Tierra, la Luna, los planetas y el Sol, ¿qué? ¡Aun un indicador de velocidad en el aire no serviría, porque no hay aire en el espacio exterior!

Por eso, digamos que mientras tú estuviera dentro del cohete en el espacio profundo y vieras pasar un meteorito por tu ventana. ¿Significaría eso que el meteorito estaría viajando más aprisa que tu? Uno pudiera concluir que sí. Pero, ¡Un momento! ¿No pudiera ser, más bien, que el cohete se hubiera detenido y el meteorito te estuviera pasando a ti? ¿No podría ser que el meteorito estuviera detenido y tú realmente te hubieras marchado hacia atrás? ¿O no podría ser que tanto tu como el meteorito estuvieran yendo hacia atrás, pero la velocidad de cohete fuera hacia atrás superior a la del meteorito? De hecho, ¿cómo sabrías tu en realidad qué es hacia atrás o hacia adelante en el espacio sideral?

Ya ves tú las complicaciones de tratar de determinar el movimiento en el espacio. Tiene que haber algún cuerpo conocido con el cual pueda relacionarse un objeto que viaja. Por consiguiente, todo movimiento en el espacio es relativo, es decir, más aprisa, más lento, hacia adelante o hacia atrás en comparación con otra cosa. Esta es la base de la teoría de la relatividad.

Alberto Einstein, en 1905, fue el primero que formuló esta teoría de manera que se pudiera estudiar con cálculos y experimentos matemáticos. Su teoría incluyó las ideas principales de que (1) todo movimiento es relativo, lo cual significa que la velocidad y dirección de cualquier objeto se puede medir solo con relación a otro objeto; y (2) que la velocidad de la luz en un vacío es un valor absoluto, es decir, viaja a aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo y es independiente del movimiento de la fuente de la luz.
Ilustremos estos dos puntos. Si tu viajaras en un tren a 80 kilómetros por hora y lanzara una pelota hacia adelante por el pasillo a la velocidad de 32 kilómetros por hora, ¿a qué velocidad estaría viajando la pelota?.
Con relación a ti, y los pasajeros la pelota va a 32 kilómetros por hora. Pero digamos que hay una persona parada junto a la vía del ferrocarril afuera y puede observar a través de las ventanillas del tren cuando tú lanzas la pelota. ¿A qué velocidad estaría viajando la pelota con relación a él? Estaría viajando a 112 kilómetros por hora, puesto que también se incluiría la velocidad a la que viaja el tren. Por consiguiente, la velocidad de la pelota es relativa, dependiendo de quién la observe.

Sin embargo, tratándose de la luz es muy diferente. Si tu pudieras acelerar el tren a 160.000 kilómetros por segundo y luego lanzaras un rayo de luz hacia adelante por el pasillo, ¿a qué velocidad crees que viajaría la luz? Bueno, para ti que viajas en el tren dirías que a 300.000 kilómetros por segundo, puesto que ésa es la velocidad de la luz. Pero, ¿a qué velocidad viajaría para el espectador que está junto a la vía? Como sucedió en el caso de la pelota que lanzaste , tu pensaría que en este caso, también, para el observador de afuera, tendría que añadirse la velocidad del tren (160.000 kilómetros por segundo en este caso) a la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo), obteniéndose el resultado de una velocidad total de 460.000 kilómetros por segundo.

¡Pero esto no le aplica a la luz! Es un fenómeno asombroso; ¡sin importar lo aprisa que viajara tu tren, no se podría acelerar en absoluto ese rayo de luz! Éste pasaría ante el espectador junto a la vía a 300.000 kilómetros por segundo, puesto que no sería afectado por la velocidad de su fuente. Esa velocidad de la luz representa la velocidad máxima de cualquier cosa que los científicos hayan observado en el universo, aunque podría haber mayores velocidades que desconozcan.

Estas dos ideas: que todo movimiento es relativo, y que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad que lleve su fuente, son básicas para lo que se conoce como la Teoría de Relatividad Especial.
Por supuesto, la Teoría de Relatividad Especial es mucho más compleja de lo que esta consideración puede indicar, ya que define las relaciones entre la luz, la energía y la materia.

Pero, ¿qué sucede cuando hay cambios de velocidad y dirección? ¿Qué influencia ejercen los campos de gravitación de otros cuerpos en el movimiento de los cuerpos celestes? ¿Qué influencia se ejerce en la luz cuando ésta pasa por una estrella o planeta que tiene un fuerte campo de gravitación?

En 1916 Einstein formuló su Teoría de Relatividad General. En ella incluyó las posibilidades de cambios de velocidad y dirección, particularmente según se deben a las influencias sutiles de la gravedad. Según su teoría, Einstein pudo predecir otras cosas interesantes. Una fue el efecto que tendría la gravedad en los procesos de tiempo naturales.

Cuando hablamos de procesos de tiempo naturales, damos a entender particularmente “relojes” atómicos, los átomos rítmicos y vibradores que emiten radiación a una proporción constante. Estos “relojes” atómicos son mucho más exactos que nuestros relojes mecánicos.

La Teoría de Relatividad General predecía que todos los procesos de tiempo naturales como las radiaciones rítmicas de los átomos serían más lentos cuando estuvieran en un cuerpo más grande, “más pesado.” Por ejemplo, un átomo irradiaría más lentamente en el Sol que en la Tierra, puesto que el Sol tiene masa o “peso” mayor.

Aunque es difícil obtener prueba de tal predicción, medidas de cambios en la proporción de la radiación atómica procedente de cuerpos densos han suministrado alguna indicación de que la conclusión de Einstein era generalmente correcta. Tales procesos, en un planeta o estrella con masa o “peso” mayor parecen más lentos que en la Tierra, debido a la mayor fuerza de gravedad de los otros cuerpos.

Otra conclusión interesante que se sacó de esta teoría fue que la gravedad podía atraer, o “doblar,” un rayo de luz. Einstein calculó que un rayo de luz sería desviado, o doblado, por un fuerte campo de gravitación de manera muy semejante a como una partícula de materia es atraída por la gravedad. Para obtener prueba experimental de esto, se necesitó una empresa de grandes proporciones. Dos expediciones astronómicas británicas fotografiaron la posición de una estrella escogida con anterioridad, cada una desde un punto diferente en la Tierra. Luego, desde las mismas dos posiciones, se tomaron otras fotografías de la misma estrella mientras el Sol se interponía entre la estrella y la Tierra. Si la luz de la estrella se hubiese doblado o desviado al pasar por el Sol, esto se indicaría por un cambio de posición en las diferentes fotografías.

Matemáticamente, Einstein computó el desvío en aproximadamente 1,75 segundos de arco según su teoría. Los dos grupos midieron los cambios en las fotografías. En un caso fue de 1,98 segundos de arco. Las medidas del otro grupo llegaron a 1,6 segundos. Esto se acercaba notablemente a lo predicho, estaba lo suficientemente cerca como para verificar la suposición básica de Einstein.

No obstante, a medida que las teorías se ponen a prueba, se demuestran, se modifican o se rechazan, un hecho básico continúa en primer plano. Es la magnífica armonía del universo. El propio comentario de Einstein fue: “La física moderna es más sencilla que la física antigua. . . . Mientras más sencillo es nuestro cuadro del mundo externo, y mientras más hechos abarca, más fuertemente refleja en nuestras mentes la armonía del universo.”

De hecho, en los últimos años de su vida Einstein formuló su Teoría del Campo Unificado. Esta teoría se expresó mediante un conjunto sencillo de leyes físicas que incluirían lo que sucede dentro del átomo así como lo que sucede en el espacio sideral. Demuestra que las fuerzas básicas del universo no son independientes unas de otras, sino que realmente son inseparables. El universo y todas sus partes se veían como una unidad.

En consecuencia, todas las percepciones que el hombre tiene del mundo y todas sus intuiciones abstractas de la realidad se funden finalmente en una:

La persona verdaderamente sabia y humilde reconoce cuál fue el origen de toda esta grandeza y armonía. Esto tuvo que tener un Diseñador y Hacedor, puesto que nada organizado viene a la existencia por accidente. Pero esto seria otro tema para debate.

12 comentarios:

María dijo...

Como siempre me encanta leerte. Has conseguido explicarnos un tema de los que, cuando estudiábamos, llamábamos un "hueso" o un "infumable" de forma muy clara y entendible.

Besos

Miranda dijo...

Mannn:

La manera tan sui géneris que tienes para desmenuzar temas tan complicados, nos permite entender claramente.

Gracias por tu aporte.

Besitosss.

Carmen dijo...

Yo, que soy de letras y siempre me han costado muchísimo aprender ciertos temas, aprecio muy especialmente la ciencia al alcance de cualquiera, tú lo has conseguido, eres bueno explicando aunque confesaré estar desconcertada contigo (te creía de letras).

Un beso

scarlet2807 dijo...

Mi querido guardaespaldas, tu logras hacerme entender, y de una manera bastante amena, asuntos a los que siempre les "saqué el cuerpo" al igual que Carmen, también , siempre fuí de letras.
No muchas personas como tú son "buenas en todo" (cada día me siento más orgullosa, de que seas mi guardaespaldas)
Dos besos, Scarlet2807

*Inesperada* dijo...

Impecable.
En tu línea de investigación, fiel a las fuentes.
Inquieto y resolutivo.
Me convences, cuando te leo en el blog.
Gracias, Manasés.

wppa. dijo...

Lo voy leyendo poco a poco ,para terminar de enterarme , es todo tan relativo , que me pierdo.
CHAPÒ , una vez mas, nunca dejas de sorprenderme con tu fuente de inteligencia.
Un beso
wppa.

BONBOM dijo...

Muy buen articulo, me cuesta un poco entenderlo, pero soy yo, que me cuestan entender estas cosas, poe lo demas un trabajo impecable,
un beso

Mayte® dijo...

Muy bueno Manases, y desmenuzado de un modo muy entendible para casi todos nosotros.

De nuevo gracias, por cada aporte que compartes.

Besotes

LIA50 dijo...

Nunca fuí afecta a estos temas, es mas creo que les escapo, pero no dejo de asombrarme de la forma tan amena en que lo haces...Besos Lía.

Madeira dijo...

Manases, yo me he perdido, pero tengo que reconocer que no he conseguido centrarme. Veo, claramente, que tú lo explicas con sencillez.
Un abrazo

Alejandro dijo...

Yo también te creía de letras como Carmen. Me vuelves a asombrar.

Un abrazo amigo

D'MARIE dijo...

Perfecta forma de expresarlo,mas para mi que me lo complico todo..me gusta como lo expones..un lujo
Besis

Callad, por Dios, ¡Oh buñuelo!.

(La foto es de otro día, los de hoy los haré esta tarde que no me ha dado tiempo) Callad, por Dios, ¡oh buñuelo! Que no podré resisti...