Albert Einstein (1879-1955)

(1905) La relatividad especial El postulado de relatividad La velocidad de la luz es la misma para cualquier observador, en cualquier dirección, independientemente del movimiento del observador o de la fuente de luz. La lógica de Einstein: los Gedankenexperimenten Uno puede siempre suponer que está en reposo. Los observadores que se mueven también pueden suponer que están en reposo y construir otra realidad. 3. Cada observador debe aceptar todas las observaciones, propias y ajenas. 4. Los desacuerdos proceden de “inferencias” que habrá que considerar incorrectas. 5. Generalmente proceden de una inferencia: estimar cuándo sucedió un suceso lejano.

Un experimento mental: Reformulación de la simultaneidad Dos naves se cruzan y en ese momento una de ellas emite un destello

El piloto de cada nave piensa que el frente de luz se desplaza alrededor de su nave

Comprobación de la inferencia desde la nave A Flash Detección Espejos

Comprobación de la inferencia en la nave B vista desde la nave A Espejos en el momento del flash Detección Espejos en cada momento de reflexión

El piloto de la nave A ve que los dos rayos de luz llegan a la nave B al mismo tiempo, pero las reflexiones en los espejos no han sido simultáneas. El piloto de la nave B observa lo mismo para la nave A Cuando dos sucesos ocurren en lugares distintos pueden ser simultáneos para un observador y ocurrir en instantes distintos para otro observador situado en otro lugar Criterio relativista de simultaneidad: dos sucesos son simultáneos si ocurren al mismo tiempo y en el mismo lugar

Segundo gedankenexperiment: La contracción de la longitud La luz llega simultáneamente a ambos extremos del tren Luz L0 Poste 1 Poste 2 El proceso tal como lo observan los revisores Longitud del tren = L0

El mismo proceso visto desde el andén Posición de la luz cuando se produjo el fogonazo (el tren se ha movido desde entonces) La luz alcanza el extremo trasero Pero no el delantero Poste 1 Poste 2 Más tarde alcanza el extremo delantero, pero el tren se ha movido entretanto L Longitud del tren L < L0

Tercer gedankenexperiment: La dilatación del tiempo Espejo Pulso de luz d=cT0 Fuente de luz Detector Tiempo propio T0 Medido por el astronauta Reloj atómico

La observadora en la Tierra ve que la luz recorre más distancia y tarda un tiempo T

d cT d vT

Teorema de Pitágoras = factor relativista

Variación del factor relativista en función de la velocidad T = T0 L = L0 /

Suma relativista de velocidades El piloto ve el cohete con velocidad v v w u El observador en tierra ve el avión con velocidad u y el cohete con velocidad w

v/c + u/c = w/c Suma relativista de velocidades (cuantitativa) 0,1 0,198 0,9 0,917 0,995

Caída de un muón vista desde la Tierra v = 0,998 c T0 = 2 μs (propio) Factor relativista = 15 Tiempo de desintegración y longitud de caída T = 30 μs (dilatado) L0 = 9.000 m (propia)

Caída de un muón vista desde el muón Tiempo de desintegración y longitud de caída T0 = 2 μs (propio) L = 600 m (contraída) 600 m Sin relatividad no puede explicarse que el muón alcance la superficie terrestre

Einstein: las leyes de la Física han de ser las mismas para observadores que se mueven uniformemente → Invariancia relativista Incremento de la masa con la velocidad Si la velocidad es muy pequeña: v << c !! Energía en reposo !!

Teoría de la relatividad general (1915) Einstein (1907): Una persona en caída libre no siente su peso. Principio de equivalencia Ningún experimento realizado en un único lugar puede distinguir un campo gravitatorio de un sistema de referencia acelerado.

El concepto de fuerza es innecesario. El espacio-tiempo es curvo. Los seres que viven en mundos esféricos, pero piensan que son planos, están condenados a inventar la fuerza: la geometría falsa conduce al concepto de fuerza gravitatoria.

La trayectoria de la luz se curva en un sistema acelerado y, por tanto, en un campo gravitatorio también.

Confirmaciones clásicas de la teoría general de la relatividad Precesión del perihelio de Mercurio (Einstein)

Curvatura de la luz alrededor del Sol Expedición astronómica de 1919 (Eddington) 1979 Quásares idénticos: lente galáctica

La gravedad afecta a los intervalos de tiempo. Detectado en 1959 ( 1 s en en 10 millones de años) En 1976 con precisión de 99,98 %