Relatividad especial:
Como afirma Anon User en la respuesta de Anon User, hay muchas pruebas de relatividad especial que verifican la “corrección” de la teoría. Realmente no hay ninguna duda en la mente de ningún físico que trabaje sobre la exactitud de la teoría. De hecho, si alguna vez se encuentra un reino donde la relatividad especial falla, y una nueva teoría reemplaza a la relatividad especial, la nueva teoría tendrá que predecir con alta precisión los mismos resultados exactos que la relatividad especial predice donde se ha verificado.
Por ejemplo, ha habido hipótesis de que, en la escala de distancia y tiempo de Planck, ese espacio-tiempo puede no ser continuo; quizás en las escalas más pequeñas, el espacio y el tiempo son discretos en lugar de continuos. Algunas de estas ideas predecirían que los rayos gamma de muy alta energía (fotones) pueden viajar a velocidades ligeramente diferentes dependiendo de la energía del fotón, por lo que la velocidad de la luz no sería “constante”. Si esto es cierto y verificado experimentalmente, eso sería evidencia de que se viola la relatividad especial en estas escalas de distancia y tiempo muy pequeñas. Sin embargo, la teoría definitiva que reemplazaría la relatividad especial aún necesitaría reducirse a las mismas predicciones que la relatividad especial hace en los reinos donde está bien probada y verificada.
Por cierto, esta hipótesis de que la velocidad de la luz puede depender de la energía del fotón está siendo probada por los astrónomos al observar objetos como las explosiones de rayos gamma donde se mide el tiempo de llegada para diferentes energías de fotones; los resultados hasta ahora son consistentes con relatividad especial.
- ¿Cómo puede viajar algo cerca de la velocidad de la luz, si tiene una velocidad terminal?
- Si se calcula la velocidad relativa de dos partículas que se mueven con la velocidad de la luz opuesta entre sí, ¿será 2c?
- Si nos atenemos a la física newtoniana, (digamos que uno quisiera calcular esto antes del trabajo de Einstein), ¿cuánto tiempo y desde qué punto debe acelerar un objeto a 10 m / s2 para exceder la velocidad de la luz? Suponga que todavía no sabemos acerca de la relatividad.
- Si nada viaja más rápido que la luz, ¿cómo reciben los científicos los datos actuales sobre un agujero negro que está a cientos de millones de años luz de distancia?
- Si diseñamos genéticamente un gato que puede moverse más rápido que la luz, ¿podría atrapar el punto del puntero láser?
Relatividad general:
La relatividad general no está tan bien probada como la relatividad especial, sin embargo, definitivamente cae en la misma clase de teoría bien aceptada por la mayoría de los físicos. Como muchas personas han notado, los satélites y receptores GPS deben tener en cuenta la relatividad general para lograr una medición de posición precisa.
Como digo en esta respuesta: la respuesta de Frank Heile a ¿Cuáles son las ecuaciones más bellas de la física? ¿Por qué? la ecuación que describe la relatividad general
… Predice cómo el espacio-tiempo de 4 dimensiones se curva en presencia de energía de masa. Explica la fuerza de la gravedad y en el límite de la curvatura débil reproduce las leyes de Newton de la gravedad cuadrada inversa. Predice la existencia y las propiedades de los agujeros negros y se aplica al universo en su conjunto. Por ejemplo, esta ecuación determina cómo ha evolucionado la geometría del universo desde el Big Bang hasta ahora y se aplicará en un futuro muy lejano. La constante cosmológica, por ejemplo, es un posible modelo para la Energía Oscura. Por lo tanto, cubre todo, desde agujeros negros hasta todo el universo en su conjunto. Los únicos lugares donde se cree que se descompone es cerca de la singularidad en el centro de los agujeros negros y en T = 0 en el Big Bang. Pero para T> el tiempo de Planck
Hasta el final del universo, esta ecuación debe ser precisa. Ahora para mí, eso es hermoso!
En cuanto a qué tan bien se prueba, Wikipedia tiene una buena lista de una serie de pruebas que la relatividad general ha pasado: Pruebas de relatividad general. El que más me convence es el púlsar binario Hulse-Taylor:
Un “doble púlsar” descubierto en 2003, PSR J0737-3039, tiene una precesión del perihelio de 16.90 ° por año; A diferencia del binario Hulse-Taylor, ambas estrellas de neutrones se detectan como púlsares, lo que permite una sincronización precisa de ambos miembros del sistema. Debido a esto, la órbita estrecha, el hecho de que el sistema está casi al borde, y la muy baja velocidad transversal del sistema como se ve desde la Tierra, J0737-3030 proporciona, con mucho, el mejor sistema para pruebas de relatividad general de campo fuerte. conocido hasta ahora. Se observan varios efectos relativistas distintos, incluida la descomposición orbital como en el sistema Hulse-Taylor. Después de observar el sistema durante dos años y medio, fueron posibles cuatro pruebas independientes de la relatividad general, la más precisa (el retraso de Shapiro) confirmando la predicción de la relatividad general dentro del 0.05% [68] (sin embargo, el desplazamiento periastrón por órbita es solo de aproximadamente 0.0013 % de un círculo y, por lo tanto, no es una prueba de relatividad de orden superior).
Aunque las ondas gravitacionales, una de las predicciones de la relatividad general, no se han observado directamente, este sistema de púlsar está perdiendo energía de una manera consistente con las ondas gravitacionales esperadas que el sistema debería estar emitiendo.
Por lo tanto, una vez más, realmente no hay una duda significativa sobre la precisión de la relatividad general en el ámbito donde se ha probado. Las singularidades de los agujeros negros y el tiempo T = 0 del Big Bang son los únicos lugares donde se espera que alguna teoría cuántica de la gravitación sea una mejor descripción de la realidad que la relatividad general, pero aún no tenemos una buena teoría cuántica de gravitación todavía.
