¿Cuáles son las aplicaciones modernas de la teoría de la relatividad?

LIGO / VIRGO → detectores de ondas gravitacionales.

Observación astronómica utilizando lentes gravitacionales.

Sistema de posicionamiento global (satélites). → La precisión del GPS solo es posible cuando se tienen en cuenta los efectos relativistas; sin entender la relatividad, no funcionaría.

Física de alta energía en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). → En el LHC, las partículas se aceleran hasta cerca de la velocidad de la luz, en cuyo punto los efectos relativistas re: masa / energía se vuelven importantes, lo que permite mayores energías de colisión de lo que se hubiera predicho en la mecánica newtoniana.

Cosmología. → Este tema está plagado de ejemplos. La constante cosmológica, lambda, que se encuentra en las ecuaciones de campo relativistas generales, es integral para comprender el comienzo del universo (lo que sea que eso signifique) y, especialmente, la naturaleza en expansión del universo. Cuando Einstein escribió por primera vez sus teorías, a principios del siglo XX, la galaxia de la Vía Láctea era lo que se pensaba que era … “el universo”. Ahora sabemos que el universo es increíblemente más grande y que se está expandiendo. El marco que utilizamos para comprender este comportamiento y modelarlo es relativista. La mecánica newtoniana asume un fondo fijo; nunca tuvo la intención de describir los fenómenos que observamos en cosmología.

Bueno, solo para empezar, la unión de la relatividad especial y la mecánica cuántica produce electrodinámica cuántica (QED), que es la teoría que subyace a todos los fenómenos que involucran partículas cargadas eléctricamente que interactúan entre sí.

QED describe prácticamente todo lo que experimentamos en la vida cotidiana que no implica gravedad o reacciones nucleares. Toda la química es finalmente descrita por QED. La química, por supuesto, subyace a toda la vida. QED explica la propagación de la luz, el reflejo de la luz por las superficies, la transparencia, el magnetismo, la radio y la electrónica, el funcionamiento de los transistores, etc., en el fondo a su máxima profundidad. ¿Por qué es duro el diamante? ¿Por qué es fuerte el acero? ¿Por qué está mojada el agua? Toda la ciencia de los materiales depende en última instancia de QED.

Los químicos, biólogos, ingenieros, trabajadores de la construcción, nadadores y peluqueros nunca hacen uso directo de QED en su trabajo, así como los contadores, vendedores y personas que trabajan en sus impuestos nunca comienzan con los teoremas fundamentales que subyacen a las operaciones matemáticas al agregar [matemáticas] 1 + 1 = 2 [/ matemáticas]. Su uso de este trabajo subyacente siempre es indirecto:

El hecho de que el uso de QED de la mayoría de las personas sea indirecto no significa que finalmente no lo estén usando.

La teoría de la relatividad no solo se usa en astrología, cosmología, física de agujeros negros, etc. y, por lo tanto, en la interpretación de lo que vemos desde el universo, sino también para la tecnología GPS, los viajes espaciales y en exceso en la física de partículas.

Aunque la teoría utilizada allí es QFT, una combinación de relatividad especial y mecánica cuántica, uno ya obtiene resultados interesantes solo usando SRT, por ejemplo, la vida útil prolongada de un Myon, colisiones relativistas de las partículas, masas relativistas de los electrones que son mucho más grandes que su masa normal y, por lo tanto, cambios en la ley de fuerza de Lorenz para partículas en campos electromagnéticos, por nombrar solo algunos efectos interesantes.

El GPS es lo primero que viene a la mente.

GPS y relatividad

La relatividad también es necesaria en muchas áreas de investigación, como la física de partículas y astro, ¡pero no tienden a aplicarse directamente a la gente común!

La relatividad entra en juego en muchos casos donde Newtoniano deja de funcionar correctamente. Buenos ejemplos de esto son las velocidades extremadamente altas y las masas extremas, como en una escala galáctica. Cada vez que lo que esté mirando, estudiando o trabajando empiece a meterse con el espacio-tiempo, probablemente necesite relatividad.

La respuesta general que he escuchado antes es que el newtoniano está bien para la escala normal, pero una vez que vas lo suficientemente lejos en macro o micro, deja de ser tan útil.

¿Qué tal uno viejo? Dado que el magnetismo es un efecto relativista de la electricidad, los imanes y los motores eléctricos son una aplicación de la teoría de la relatividad, aunque la aplicación vino antes que la teoría.

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