La teoría general de la relatividad de Albert Einstein es uno de los logros más importantes de la física del siglo XX. Publicado en 1916, explica que lo que percibimos como la fuerza de la gravedad en realidad surge de la curvatura del espacio y el tiempo.
Einstein propuso que objetos como el sol y la Tierra cambien esta geometría. En presencia de materia y energía, puede evolucionar, estirarse y deformarse, formando crestas, montañas y valles que hacen que los cuerpos se muevan en zigzag y curva. Entonces, aunque la Tierra parece estar atraída hacia el sol por la gravedad, no existe tal fuerza. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del sol que le dice a la Tierra cómo moverse.
La teoría general de la relatividad tiene consecuencias de largo alcance. No solo explica el movimiento de los planetas; También puede describir la historia y la expansión del universo, la física de los agujeros negros y la curvatura de la luz de estrellas y galaxias distantes.
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- ¿Cual es mas rápido? ¿Expansión del universo o velocidad de la luz?
- Dado que la velocidad es relativa, ¿por qué el movimiento más rápido 'ralentizaría' el tiempo? Todo se mueve con diferente velocidad, dependiendo de cuál es la referencia ¿verdad?
En 1905, a la edad de 26 años, Albert Einstein propuso su teoría especial de la relatividad. La teoría concilió la física de los cuerpos móviles desarrollados por Galileo Galilei y Newton con las leyes de la radiación electromagnética. Postula que la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente del movimiento de la persona que la mide. La relatividad especial implica que el espacio y el tiempo están entrelazados en un grado nunca antes imaginado.
A partir de 1907, Einstein comenzó a tratar de ampliar la relatividad especial para incluir la gravedad. Su primer avance se produjo cuando trabajaba en una oficina de patentes en Berna, Suiza. “De repente, un pensamiento me golpeó”, recordó. “Si un hombre cae libremente, no sentiría su peso … Este simple experimento mental … me llevó a la teoría de la gravedad”. Se dio cuenta de que existe una relación profunda entre los sistemas afectados por la gravedad y los que se están acelerando.
El siguiente gran paso fue cuando Einstein fue presentado a las matemáticas de la geometría desarrolladas por los matemáticos alemanes del siglo XIX Carl Friedrich Gauss y Bernhard Riemann. Einstein aplicó su trabajo para escribir las ecuaciones que relacionan la geometría del espacio-tiempo con la cantidad de energía que contiene. Ahora conocidas como las ecuaciones de campo de Einstein, y publicadas en 1916, suplantaron la ley de gravitación universal de Newton y todavía se usan hoy, casi un siglo después.
Usando la relatividad general, Einstein hizo una serie de predicciones. Mostró, por ejemplo, cómo su teoría conduciría a la deriva observada en la órbita de Mercurio. También predijo que un objeto masivo, como el sol, debería distorsionar el camino tomado por la luz que pasa cerca de él.
Esto se trata de la relatividad general.
DILATACIÓN DEL TIEMPO
En la teoría de la relatividad, la dilatación del tiempo es una diferencia de tiempo transcurrido entre dos eventos medidos por observadores que se mueven uno con respecto al otro o se ubican de manera diferente de una masa o masas gravitacionales.
La dilatación del tiempo es la idea de que a medida que te mueves por el espacio, el tiempo mismo se mide de manera diferente para el objeto en movimiento que el objeto inmóvil. Para el movimiento que está cerca de la velocidad de la luz, este efecto es notable y permite una forma de viajar al futuro más rápido de lo que normalmente lo hacemos.
Un experimento que confirma este extraño comportamiento se basa en partículas inestables, piones y muones. Los físicos saben qué tan rápido se descompondrían las partículas si estuvieran sentados, pero cuando bombardean la Tierra en forma de rayos cósmicos, se mueven muy rápido. Sus tasas de desintegración no coinciden con las predicciones, pero si aplica una relatividad especial y considera el tiempo desde el punto de vista de la partícula, el tiempo sale como se esperaba.
De hecho, la dilatación del tiempo se confirma mediante una serie de experimentos. En los experimentos de Hafele-Keating de 1971, se volaron relojes atómicos (que son muy precisos) en aviones que viajaban en direcciones opuestas. Las diferencias de tiempo que se muestran en los relojes, como resultado de su movimiento relativo, coincidían exactamente con las predicciones de la relatividad. Además, los satélites del sistema de posicionamiento global (GPS) tienen que compensar que esta dilatación del tiempo funcione correctamente. Entonces la dilatación del tiempo está en un terreno científico muy sólido.
La dilatación del tiempo conduce a una forma popular de viaje en el tiempo. Si entraras en una nave espacial que viajara muy rápido lejos de la Tierra, el tiempo dentro de la nave se ralentizaría en comparación con el de la Tierra. Podrías hacer un sobrevuelo de una estrella cercana y regresar a la Tierra a casi la velocidad de la luz, y pasarían unos años en la Tierra mientras que posiblemente solo pasarían unas pocas semanas o meses para ti, dependiendo de qué tan rápido estuvieras yendo y cómo lejos estaba la estrella .
Para intentar probar esta teoría de la dilatación del tiempo, se sincronizaron dos relojes atómicos muy precisos y uno se realizó en un viaje a alta velocidad en un avión. Cuando el avión regresó, el reloj que tomó el avión fue más lento exactamente por la cantidad que las ecuaciones de Einstein predijeron. Por lo tanto, un reloj en movimiento funciona más lentamente cuando lo ve un marco de referencia que no está en movimiento con él. Tenga en cuenta que cuando regresó el reloj, había registrado menos tiempo que el reloj de tierra. Una vez que se vuelve a unir con el reloj de tierra, el reloj lento volverá a registrar el tiempo a la misma velocidad que el reloj de tierra (obviamente, permanecerá retrasado por la cantidad de tiempo que se desaceleró en el viaje a menos que se vuelva a sincronizar). Solo cuando el reloj está en movimiento con respecto al otro reloj se produce la dilatación del tiempo.
