¿Cómo se pueden derivar las ecuaciones de la relatividad general y especial?

Aquí hay una aproximación aproximada de cómo llegué a la raíz del asunto con respecto a la relatividad especial tal como lo está intentando. Usé la Enciclopedia Británica para mi referencia. Comprobando las referencias habituales, wikipedia y wolfram hoy, no parecen proporcionar el marco básico que mi copia en papel de Britannica proporcionó en 1956.

Comience suponiendo que un sistema de coordenadas en movimiento tiene longitudes y tiempos que, cuando se miden en el sistema de coordenadas estacionario, son fracciones arbitrarias de las longitudes y tiempos correspondientes en el sistema de coordenadas en reposo. Luego, exprese la distancia frente al tiempo del mismo destello de luz en ambos sistemas de coordenadas utilizando el hecho de que los observadores en cualquiera de los sistemas ven la misma velocidad. Las fracciones necesarias para que esa equivalencia sea válida son los factores que emergen de la relatividad especial.

Espero que ese boceto sea suficiente. No quiera estropear la emoción de encontrar la respuesta por su cuenta.

La relatividad general es un asunto completamente diferente.
El camino de Einstein puede proporcionar alguna perspectiva. Dudo si es posible llegar a los resultados de GR sin tensores. El meollo del camino de Einstein era que la curvatura del espacio-tiempo podía explicar la gravedad y la inercia.

Bueno, un estudiante de secundaria puede entender la relatividad especial y cómo se deriva, pero la relatividad general, probablemente no. Necesita geometría diferencial para comprender cómo todo está intacto en la relatividad general. Y sin una matemática rigurosa, probablemente no estés satisfecho con ella. Puede buscar / Google “relatividad especial”, pero mi recomendación personal son las conferencias perfectas de Leonard Susskind al respecto. También ha enseñado relatividad general, puedes tratar de entenderlo, pero lo dudo. Sin embargo, trata de comprender, nunca lo dejes ir.

Relatividad especial: http://www.youtube.com/playlist ? …

Relatividad general:
http://www.youtube.com/playlist ? …

La teoría de la relatividad especial de Einstein se basa en dos supuestos:

  1. Todos los marcos de referencia inerciales (es decir, no acelerantes) son igualmente válidos (es decir, cualquier observación o experimento realizado producirá resultados igualmente válidos).
  2. La velocidad de la luz es constante para todos los marcos de referencia inerciales.

Imagine una nave espacial que pasa la Tierra con velocidad v . En la nave espacial hay un observador y un aparato que emitirá un haz de luz a través de la nave espacial (perpendicular al movimiento de la nave espacial). En la Tierra hay otro observador.

Según el observador en la nave espacial, el haz de luz viaja una distancia w , donde w es el ancho de la nave espacial. Sin embargo, el observador de la Tierra verá que el haz de luz cubre una mayor distancia, debido al movimiento de la nave espacial mientras el haz de luz está en ruta. Si t es el tiempo que tarda el haz de luz en cruzar la nave espacial, entonces la nave espacial recorre la distancia vt en este tiempo. Entonces la distancia recorrida por el haz de luz es

Ahora en la física pre-relativista (newtoniana), ambos observadores registran el mismo período de tiempo. Por lo tanto, la velocidad registrada por los dos observadores es diferente: el observador terrestre registraría una velocidad mayor para el haz de luz.

Sin embargo, la suposición de Einstein es que la velocidad de la luz es la misma para ambos observadores.

El observador en la nave espacial calcularía la velocidad de la luz, c , como:

Aquí, d ‘ yt’ son distancia y tiempo, respectivamente, medidos en la nave espacial.

Resolver para t ‘ da:

La velocidad de la luz calculada por el observador en la Tierra es:

Resolver para t da:

Para encontrar la relación entre el tiempo medido en la nave espacial y el tiempo medido en la Tierra, encuentre t ‘/ t :

créditos: Johnsarchive

Para eso es Wikipedia. Cubre temas relacionados con la física bastante bien, incluyendo versiones introductorias y avanzadas de relatividad especial y general.

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