Hey, una buena pregunta, la mayoría de nosotros entendemos la relatividad pero no podemos tener la idea de cómo lo hizo Einstein.
Pero antes que nada, primero deberá saber que Albert Einstein estaba muy agradecido con Albert Michelson, ya que fue él quien midió la velocidad de la luz con precisión. Cuando Einstein estudió de cerca los experimentos de Michelson, pudo descubrir que la velocidad de la luz, en cualquier caso del espacio-tiempo, es constante y se observará a la misma velocidad para cualquier observador.
La velocidad de la luz se había medido a menudo y con mucha precisión, volviendo al astrónomo danés Ole Romer, quien había demostrado en 1675 que la luz viaja a una velocidad finita (aunque muy alta). Las observaciones de Romer de las lunas de Júpiter arrojaron una velocidad de la luz de aproximadamente 225,000 km / s, aunque los experimentos posteriores, más precisos, en realidad han demostrado que es de 299,792,458 metros por segundo (aproximadamente 300,000 km / s).
- Si existe un boom de la luz, ¿no debería haber algo que viaje más rápido que la luz en el universo? (Lea la descripción por favor.)
- Sabemos que no podemos ver la luz. En ese caso, ¿cómo podemos ver un objeto?
- ¿Cómo se distingue de: (a) un universo acelerado con velocidad de luz constante, (b) una expansión constante pero la velocidad de la luz disminuye con la distancia entre la fuente y el observador, (c) un universo estático donde la velocidad de la luz se desacelera con la distancia?
- ¿Cómo puede dilatarse el tiempo como se menciona en la teoría de Einstein?
- ¿Una persona envejecería si pudiera viajar a la velocidad del semáforo o envejecería a una velocidad muy lenta?
Los famosos experimentos de Michelson-Morley de 1887, en un intento fallido de probar que la luz viaja a través de un medio conocido como éter, habían demostrado inesperadamente que la luz viaja a la misma velocidad independientemente de si se midió en la dirección del movimiento de la Tierra o en ángulos rectos a él. Al menos este es el caso cuando la luz viaja a través del vacío: cuando la luz se mueve de medio a medio (como del aire al vidrio, por ejemplo), su velocidad puede cambiar, por supuesto, dependiendo del índice de refracción del nuevo medio, y esta “curvatura “De la luz es esencialmente cómo funcionan las lentes, como se había entendido durante mucho tiempo.
Por lo tanto, ya sea que una fuente de luz se mueva hacia usted o lejos de usted, la luz aún viaja a una velocidad constante de 300,000 km / s, completamente contrario a la física clásica y al sentido común. Fue el genio del joven Einstein explicar por QUÉ la velocidad de la luz es constante y no depende de la velocidad de su fuente o de su observador. En 1905, Einstein (y también el matemático francés Henri Poincare, que llegaba a conclusiones similares aproximadamente al mismo tiempo, aunque desde un punto de vista más matemático) se dio cuenta de que toda la idea del éter como medio para que la luz viajara era totalmente innecesario, proporcionando, como veremos, que uno estaba dispuesto a abandonar la idea del tiempo absoluto.
Einstein también se dio cuenta de que las ecuaciones de Maxwell condujeron a una aparente paradoja o inconsistencia en las leyes de la física, porque sugirió que si uno podía alcanzar un haz de luz, vería una onda electromagnética estacionaria, lo cual es imposible. Einstein planteó la hipótesis, por lo tanto, de que la velocidad de la luz en realidad desempeña el papel de la velocidad infinita en nuestro universo, y que de hecho nada puede viajar más rápido que la luz (y ciertamente que nada en el universo podría viajar a una velocidad como la infinita). Cabe señalar que Einstein en realidad no PROBÓ la constancia de la velocidad de la luz en todos los marcos de referencia. Más bien, es un axioma (una suposición subyacente) del cual deriva el resto de su teoría. El axioma puede ser verificado experimentalmente, pero no está probado en ningún sentido teórico.
De hecho, Einstein se dio cuenta de que tanto el espacio “se contrae” como el tiempo “se dilata” (o se ralentiza).
En pocas palabras, la teoría especial de la relatividad nos dice que un objeto en movimiento mide más corto en su dirección de movimiento a medida que aumenta su velocidad hasta que, a la velocidad de la luz, desaparece. También nos dice que los relojes en movimiento funcionan más lentamente a medida que aumenta su velocidad hasta que, a la velocidad de la luz, dejan de funcionar por completo. De hecho, también nos dice que la masa de un objeto en movimiento mide más a medida que aumenta su velocidad hasta que, a la velocidad de la luz, se vuelve infinita.
Eso es lo que E = mc ^ 2 dice.
Por lo tanto, el intervalo de espacio de una persona no es el mismo que el de otra persona, y el tiempo corre a diferentes velocidades para diferentes observadores que viajan a diferentes velocidades. ¡Hasta cierto punto, cuanto más rápido vayas, más lento envejecerás y más delgado serás! La razón por la que esto no es obvio en las situaciones cotidianas es que las diferencias a velocidades diarias son infinitamente pequeñas, y solo se vuelven evidentes a velocidades cercanas a la de la luz misma (velocidades “relativistas”). Cuanto más se acerca la velocidad de un objeto a la velocidad de la luz, más se deforman las distancias y los intervalos de tiempo.
La cantidad de contracción de longitud y dilatación del tiempo viene dada por el factor de Lorentz, llamado así por el físico holandés Hendrik Lorentz, quien había estado explorando tales ecuaciones de transformación desde 1895, mucho antes de que Einstein comenzara su trabajo (de hecho, algunos afirmarían que Lorentz y Henri Poincaré entre ellos anticipó casi todo en la teoría de Einstein. El factor Lorentz,
γ
(gamma) viene dado por la ecuación
γ≡
, de modo que el efecto aumenta exponencialmente a medida que la velocidad del objeto v se acerca a la velocidad de la luz c . Por lo tanto, los cálculos muestran que al 25% de la velocidad de la luz, el efecto es solo 1.03 (una mera disminución del tiempo del 3% o la contracción de la longitud); al 50% de la velocidad de la luz, es solo 1.15; al 99% de la velocidad de la luz, el tiempo se ralentiza por un factor de aproximadamente 7; y a 99.999, el factor es 224. Entonces, si fuera posible viajar en una nave espacial a, digamos, el 99.5% de la velocidad de la luz, un observador hipotético observando vería el reloj moverse 10 veces más lento de lo normal y el astronauta adentro moviéndose en cámara lenta, como a través de melaza.
A velocidades muy altas, sin embargo, los efectos son notables.
Gracias por leer mi respuesta.
Traté de mantenerlo corto (sarcásticamente)
Sugerencias y preguntas son bienvenidas.