Relatividad Especial o Restringida (Antecedentes 1) A finales del siglo XIX se pensaba que la mecánica clásica de Newton, basada en la llamada relatividad de Galileo describía los conceptos de velocidad y fuerza para todos los sistemas de referencia inerciales . Los repetidos (y “fallidos”) experimentos de Michelson y Morley (1880-1900) mostraban que la velocidad de la luz permanecía constante, independientemente del sistema de referencia en el cual se medía, contrariamente a lo esperado según las transformaciones de Galileo.

Relatividad Especial o Restringida (Antecedentes 2) Henri Poincaré sugirió que el principio de relatividad se mantenía para todas las leyes de la naturaleza, pero que los cuerpos que se movían a través del éter lumínico alteraban sus propiedades (longitud, tiempo) Joseph Larmor y Hendrik Lorentz descubrieron que las ecuaciones de Maxwell, base de todo el electromagnetismo, eran invariantes solo por una variación en el tiempo y una cierta unidad longitudinal. Mucha confusión , ya que se buscaba caracterizar el éter lumínico … pero los experimentos de Michelson y Morley y otros daban negativo!!

Relatividad Especial o Restringida (A. Einstein 1905) Primer postulado : Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. En otras palabras, no existe un sistema inercial de referencia privilegiado, que se pueda considerar como absoluto. Segundo postulado: La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal, c = 2,9978x108m/s, que es independiente del movimiento de la fuente de luz. El poder del argumento de Einstein está en la manera como deriva resultados sorprendentes y plausibles a partir de dos ideas muy sencillas, y como ésta teoría ha sido confirmada por observaciones experimentales

Consecuencias Nueva concepción del espacio – tiempo Contracción de Lorentz Dilatación del tiempo Equivalencia masa – energía Cono del tiempo

Concepción espacio - temporal La relatividad especial puede se descrita con facilidad por medio de la mecánica clásica , pero tiene una complejidad matemática intrínseca. La relatividad especial se describe mejor en términos de la covariancia de Lorentz. La posición de un evento en el espacio-tiempo esta dado por un vector contravariante tetradimensional, con componentes: esto es que x0 = t, x1 = x, x2 = y y x3 = z. Los superíndices son índices covariantes que tienen un rango de cero a tres como un gradiente del espacio tiempo del campo φ: Naturaleza tetradimensional del espacio-tiempo conlleva a la métrica de Minkowski …

Contracción de Lorentz  = factor de Lorentz ‘c’   velocidad de la luz en el vacío ¡¡Los objetos se ‘contraen’ (en sus dimensiones físicas!!) en la dirección del movimiento a velocidades relativistas!!

Dilatación del tiempo I Observador (Sistema de Ref) en reposo Un reloj se activa y se desactiva con dos pulsos consecutivos de luz. Se mide entonces un intervalo temporal (suceso) t

Dilatación del tiempo II Observador con reloj en movimiento, con velocidad v… El tiempo se “estira” una cantidad t’, de tal manera que ‘c’ permanezca constante Despejando t’, queda Finalmente, se obtiene

Equivalencia masa - energía La masa en la teoría de la relatividad especial tiene dos bifurcaciones: la masa invariante y la masa relativista. La masa relativista es la masa que va a depender del observador y puede incrementar dependiendo de su velocidad, mientras que la invariante es independiente de quien la mire (masa en reposo): En la relatividad, la energía y el momento están relacionados mediante:                        Si la velocidad se anula, entonces p = 0 y ….

Cono de luz Causalidad e imposibilidad de movimientos más rápidos que la luz Eventos cuasitemporales vs eventos cuasiespaciales ¡¿Taquiones?!

El interferómetro original de Michelson y Morley (1881)

Esquema del interferómetro de M y M (original sketch)

Esquema del interferómetro de M y M

Anécdotas de Einstein En una reunión social, Marilyn Monroe se cruzó con Einstein y ella le sugirió lo siguiente: -¿Qué dice, profesor, deberíamos casarnos y tener un hijo juntos? ¿Se imagina un bebé con mi belleza y su inteligencia? . Einstein, muy seriamente, le respondió: - Desafortunadamente temo que el experimento salga a la inversa, y terminemos con un hijo con mi belleza y su inteligencia. Se cuenta que en una reunión social Einstein coincidió con el actor Charles Chaplin. En el transcurso de la conversación, Einstein le dijo a Chaplin: - Lo que he admirado siempre de usted es que su arte es universal; todo el mundo le comprende y le admira. A lo que Chaplin respondió: - Lo suyo es mucho más digno de respeto: todo el mundo lo admira y prácticamente nadie lo comprende.