La respuesta simple es “sí”.
¡Pero mis amigos no esperarían que me detuviera allí!
John Wheeler tenía una excelente manera de explicar la relatividad especial y general, y cualquiera de sus libros vale la pena el tiempo dedicado a leerlos. Encuentre esta cita en sus “Geones, agujeros negros y espuma cuántica”. También se le ocurrieron los términos “Agujero negro” y “Agujero de gusano”.
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Dependiendo de su comprensión de las matemáticas, un buen libro para comenzar podría ser su libro escrito con Edwin Taylor, primera edición en 1965, Spacetime Physics.
Un libro mucho más exigente de 1973 es “Gravitation”, un clásico escrito con Charles Misner y Kip Thorne, que como su título implica cubre la Relatividad General (es decir, la relatividad CON la gravedad).
Por supuesto, apenas vemos curvatura espacio-tiempo en nuestra vida cotidiana, del mismo modo que apenas vemos los efectos directos de la relatividad especial (aunque nuestras vidas dependen de ello de muchas maneras a nivel subatómico). La mecánica newtoniana es una muy buena aproximación para nuestros propósitos cotidianos.
Pero en los campos gravitacionales de alta intensidad de campo, la luz seguirá un camino curvo porque, en efecto, la curvatura de masa y espacio-tiempo van de la mano. Y en el nivel relativista especial (sin gravedad), a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, los efectos físicos son medibles, como la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud.
Estos efectos suenan muy extraños, pero dado que un gran axioma de la teoría de la relatividad es que la luz siempre nos pasa a la misma velocidad, sin importar la velocidad de la fuente de luz, cualquier consecuencia será contraintuitiva. Nuestra experiencia cotidiana es que, por ejemplo, una pelota de cricket lanzada o lanzada contra nosotros por alguien que corre hacia nosotros está dotada de su velocidad de carrera más la velocidad de su brazo. Una pelota lanzada desde una posición de pie con la misma acción de lanzamiento o boliche será más lenta.
Sin embargo, a velocidades cercanas a la velocidad de la luz (velocidades “relativistas”), este efecto aditivo de “bola de cricket” se rompe, y para la luz misma NO hay velocidad adicional si la fuente se mueve hacia nosotros, incluso si la fuente está viajando a casi la velocidad de la luz. (En un punto relacionado, la luz de fuentes distantes en el Universo, que se aleja de nosotros muy rápidamente, nos pasa a la misma velocidad de la luz, pero se desplaza hacia el rojo. Un debate interesante es leer a Fred Hoyle sobre por qué hay tan poco azul -desplazamiento, ¡pero esa es otra discusión!)
De manera similar para los campos de gravitación: solo cuando la intensidad del campo es muy alta podemos detectar los efectos pronosticados. La “lente” o la convergencia de la luz detrás de una estrella masiva (como el sol) o la reciente detección innovadora de ondas gravitacionales que se cree que son emitidas por un par de agujeros negros giratorios (el experimento LIGO) dependen de campos de gravitación muy altos. simplemente no nos encontramos aquí en la Tierra.
La relatividad general se usó para calcular una precesión predicha de la órbita de Mercurio distinta de la precesión calculada de Newton, y se encontró que estaba de acuerdo con la observación. Pero incluso tan cerca del sol, el efecto es pequeño y apenas se habría notado si no fuera por el intenso escrutinio que se realizó como prueba de las teorías de Einstein.
La creatividad de Einstein al postular la constancia de la velocidad de la luz, y luego su obstinación, utilizando las herramientas matemáticas a su disposición (es decir, no nuestra moderna nomenclatura y terminología más evocadora que es más reveladora de patrones en la geometría algebraica requerida) para resolver el problema. Las ecuaciones de campo relativistas generales muestran tanto su abundante inspiración como mucha transpiración.
Después de todo, volver a la dualidad de Wheeler de la geometría de masa y espacio-tiempo (curvatura), para que Einstein resuelva ecuaciones que son reflexivas en el sentido de que las variables “independientes” también son “dependientes” es mucho más difícil que cuando se puede suponer que un conjunto de variables es fijo y el movimiento o variación de los demás no afecta al primero.
(La física y las matemáticas son ricas en ejemplos de suposiciones simplificadoras para ayudar a resolver problemas (a menudo “linealizando” ecuaciones diferenciales no lineales). Por ejemplo, el “problema general de tres cuerpos” en la gravedad newtoniana es intratable, pero los tres cuerpos “reducidos” el problema (RTBP) ES manejable, la suposición simplificadora es que uno de los tres cuerpos es tan pequeño (por ejemplo, un satélite en presencia de la tierra y la luna) que, aunque está afectado por el campo gravitacional de la tierra y la luna , no tiene ningún efecto sobre el sol y la luna. De esta manera, el problema está suficientemente desacoplado (o linealizado “) como para poder solucionarlo).
100 años después, la teoría de Einstein sigue en pie. Probablemente la teoría cuántica, y la unión de esta con la Relatividad General para crear un GUT, una Gran Teoría Universal, ya sea a través de la teoría de cuerdas (tal vez no) o la gravedad cuántica de bucle (tal vez) o algún otro proceso que aún no se haya formulado por completo, convertirá la Relatividad General en una “buena aproximación” tal como la teoría newtoniana es una buena aproximación a la relatividad. Una vez más, “Geons, Black Holes, and Quantum Foam” de Wheeler proporciona algo de reflexión.
Pero así como Newton no pierde nada de su reputación como un gigante de la física de su tiempo, siguiendo el trabajo de Einstein, tampoco perderá la suya como resultado de una nueva teoría que lo abarque todo. Ambos tenían hombros lo suficientemente anchos para que otros los usaran para desarrollar nuestra comprensión científica.
