Trabajo Unidad 3 Electivo de Fisica: Las maravillas de la relatividad especial y general

• La Fisica Moderna
• La Relatividad Especial
• La Relatividad General

→La Fisica Moderna

La Física Moderna es el nombre designado al periodo y corriente de pensamiento en el estudio de la Física que comienza entre los fines del siglo xix y comienzos del siglo xx, y que sigue en vigencia popular hasta hoy en día. Los comienzos concretos de la Física Moderna, como un cambio radical a las bases de la física clásica, se detonan en el llamado "Año Milagroso" en 1905, en el cual el físico aleman Albert Einstein publicó 4 artículos que abrieron las puertas al estudio de la física cuántica y relativa. A través de estos trabajos, Einstein termina proponiendo que la Física debe cambiar y un nuevo método de análisis debe ser desarrollado para casos que van más allá de lo observable.

→La Relatividad Especial

La teoría de la relatividad especial fue una propuesta ideada por Albert Einstein en respuesta a una problemática al que se enfrentaba la física: el contraste entre los descubrimientos electromagnéticos de James Clerk Maxwell y las leyes de Newton. Einstein observó que la teoría Maxwelliana se comportaba de una manera distinta a la mecánica Newtoniana, algo que los físicos habían intentado explicar con el postulado del éter, una fuerza teórica que propaga las ondas electromagnéticas, pero diversos intentos de medir con este éter quedaron inconclusas, un avance era necesario en la física. Es en este contexto que Einstein hizo una propuesta radical: Descartar la existencia del éter y elevar a un nuevo principio Universal de la física, la relatividad de Galileo. Con esta propuesta, Einstein derrocó el concepto de un "Observador privilegiado" para el universo, y sugiere que todo observador invierte en el universo es equivalente ya que, en teoría, son indistinguibles. Esta propuesta significa el abandono de conceptos como un tiempo y espacio "Universal", y que habían elementos relativistas dentro de la física. La Relatividad Especial es uno de los grandes logros de la Física del Siglo XX. No solo está confirmado a diario en los aceleradores de partıculas y las centrales nucleares, sino también forma la base para otras teorıas modernas exitosas, como la Relatividad General y el Modelo Estándar de Partıculas. Un elemento vital al desarrollo de la relatividad especial es el cálculo de la velocidad de la luz en el vacío, la cual es siempre igual, lo cual Einstein como base de su teoría de que es imposible diferir entre un observador estático y en movimiento rectilíneo uniforme. 2 conceptos claves de la relatividad especial son la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud.

La dilatación del tiempo, en la relatividad especial, es cuando hay una diferencia entre el tiempo medido entre dos observadores debido a un contraste en la velocidad relativa, o sea, que vayan a velocidades diferentes.

La contracción de la longitud es cuando un elemento que va a velocidades cercanas al de la luz se observa llegar más temprano que lo esperado a su destino, ej: Una nave va a 0.8 de la velocidad de la luz, se calcula que la nave con su velocidad llegará a un planeta en 6 años y termina demorando 4 ¿Que ha ocurrido? No es que la nave haya superado su velocidad, es que el espacio se ha contraído por la inmensa velocidad. Nada supera a la velocidad de la luz!

→La Relatividad General

Si alguna vez has visto Interestellar (o un amigo te ha dejado perplejo intentando explicarte la película) te parecerán familiares los conceptos de padres terminando más jóvenes que sus hijos y planetas en el que minutos son horas en la tierra. Estos conceptos provienen de uno de los postulados más fascinantes de Einstein, la relatividad general! Mientras que la relatividad especial se enfoca en los efectos espacio temporales de velocidades cercanas a la luz, la relatividad general ve las distorsiones que produce la gravedad. Einstein propone que en el Universo no hay un tiempo ni un espacio plano y universal, sino que dependiendo de la presencia de cuerpos gravitacionales masivos, el espacio tiempo se curva, y es debido a esta curva que existe el efecto de "atracción" de la gravedad. Así que, la gravedad no es solo una fuerza llevándote hacia abajo, ¡es el efecto de la curvatura del espacio tiempo! La dilatación del tiempo también ocurre en la relatividad general, debido a que mayor gravedad = mayor dilatación = el tiempo dentro del planeta pasa más lento. Es por esto que en Interstellar, los astronautas pasan 25 años en un planeta cuando sienten que eran 2 horas, porque el planeta estaba cercano a un agujero negro que producia un mayor campo gravitacional.