Lo intentaré en 5 minutos.
La comprensión real de este tema, con lo que quiero decir, en su completa gloria matemática, llevaría años dominar. La historia va así.
Las leyes de Newton son invariantes bajo la transformación galileana (invariancia galileana), es decir, la forma / estructura de estas leyes no cambian bajo la transformación galileana. A finales de 1800 con la teoría del electromagnetismo de Maxwell en su lugar, los científicos pronto pudieron calcular la velocidad de la luz. Pero había un problema, a diferencia de la ley newtoniana, las ecuaciones de Maxwell no eran invariantes galileanas. Esto se combinó con la observación experimental de que la velocidad de la luz se mantuvo constante independientemente del movimiento relativo entre el marco de referencia apuntado hacia la incompatibilidad de las ecuaciones de Maxwells (ecuaciones de Maxwell) y las Leyes de Newton en un nivel fundamental. En resumen, las cosas no se veían bien en física.
- Según la relatividad general, ¿es cierto que los objetos no se caen sino que se quedan quietos? Si es así, ¿cómo los vemos caer?
- Si la materia nunca puede cruzar el horizonte de eventos, ¿cómo se forma un agujero negro en primer lugar?
- En relatividad, cuanto más rápido atraviesas el espacio, más lento pasas en el tiempo, ¿eso significa que el tiempo es una constante?
- En la métrica del espacio-tiempo, ¿por qué el componente temporal es negativo?
- ¿Qué tan grandes eran las ondas gravitacionales detectadas por LIGO cerca de la fuente?
Entra Einstein.
Para resolver el problema anterior, la relatividad (Einsteinian) fue propuesta por Einstein en 1905 y refinada aún más casi una década después. La teoría propuesta en 1905, ahora conocida como Relatividad Especial (original paper-https: //www.fourmilab.ch/etexts/…), consta de solo dos postulados inocentes (Postulados de relatividad especial) que cambiaron toda la Física a medida que nosotros entiendelo. Estableció la conexión entre el espacio y el tiempo. Con algunos experimentos mentales simples, Einstein demostró la ruptura de la simultaneidad. Esto significa que dos eventos físicos no pueden ser absolutamente simultáneos. Dependería del movimiento relativo entre el marco de referencias de los observadores. Incluso la masa y la longitud son relativas. Esto puede parecer extraño y no intuitivo y lleva algún tiempo acostumbrarse a los no entrenados, pero una serie de experimentos han confirmado una y otra vez que su veracidad está fuera de toda duda. Esto fue un duro golpe para las antiguas leyes de movimiento de Newton que fueron modificadas por Einstein para los límites de alta velocidad. Se encontró que las leyes físicas eran invariantes bajo la transformación de Lorentz (covarianza de Lorentz) y no la transformación galileana como se creía anteriormente.
Los efectos relativistas se vuelven predominantes cuando las partículas se acercan a la velocidad de la luz, por lo que estos efectos no se observarían en nuestra experiencia ordinaria / cotidiana. La velocidad de la luz en el vacío (que es la velocidad de la causalidad) recibe la estatura de la constante universal y sigue siendo la misma sin importar cómo se muevan los observadores.
La teoría en su forma actual (forma de 1905) era incompatible con la ley de gravitación newtoniana. La creencia de Einstein en su teoría lo llevó a una búsqueda de una década para refinar su teoría que finalmente condujo a la caída de la gravitación newtoniana. La teoría de 1915 ahora se conoce como la teoría de la relatividad general. En un nivel superficial, dice que la materia por su mera presencia deforma el espacio-tiempo a su alrededor y la curvatura espacio-tiempo alrededor de la materia “le dice” cómo moverse. Esto estaba en marcado contraste con el campo de gravitación newtoniano y mucho más complicado de entender matemáticamente que la gravedad newtoniana.
Algunas consecuencias de esta teoría (entre otras), que han sido confirmadas por experimentos, son que la gravedad dobla la luz y la gravedad ralentiza el tiempo. De hecho, el tiempo en el sistema GPS tiene que ser corregido por efectos relativistas para mantener la precisión o de lo contrario el sistema se volvería inútil.
Para obtener una lista más completa de hechos interesantes y su validación experimental, lea mi respuesta aquí: ¿Cuáles son los hechos más interesantes que demuestra la relatividad?
