La relatividad especial de einstein
En 1905, Albert Einstein publicó la La teoría de la relatividad especial, que explica cómo interpretar el movimiento entre diferentes sistemas de referencia inerciales - es decir, lugares que se mueven a velocidades constantes respecto a la otra.
Video: La teoría de la relatividad de Einstein animada - Explicación - La velocidad de la luz
Einstein explicó que cuando dos objetos se mueven a una velocidad constante a medida que la movimiento relativo entre los dos objetos, en lugar de apelar al éter como un sistema de referencia absoluto que define lo que estaba pasando. Si usted y algunos astronauta, ámbar, se está moviendo en diferentes naves espaciales y quiere comparar sus observaciones, lo único que importa es la rapidez con que se está moviendo y Amber con respecto a la otra.
La relatividad especial sólo incluye el caso especial (de ahí el nombre) donde el movimiento es uniforme. El movimiento se explica sólo si va a viajar en línea recta a una velocidad constante. Tan pronto como se acelera o curva - o hace algo que cambia la naturaleza del movimiento de ninguna manera - la relatividad especial deja de aplicarse. Ahí es donde la teoría general de la relatividad de Einstein entra, ya que puede explicar el caso general de cualquier tipo de movimiento.
La teoría de Einstein se basa en dos principios fundamentales:
El principio de la relatividad: Las leyes de la física no cambian, incluso para objetos en movimiento en los sistemas inerciales (constante de velocidad) de referencia.
El principio de la velocidad de la luz: La velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, independientemente de su movimiento con respecto a la fuente de luz. (Los físicos escribir esta velocidad utilizando el símbolo do.)
El genio de los descubrimientos de Einstein es que miraba a los experimentos y asumió que los resultados eran verdad. Esto fue exactamente lo contrario de lo que otros físicos parecían estar haciendo. En lugar de asumir la teoría era correcta y que los experimentos fracasaron, supuso que los experimentos eran correctas y la teoría habían fracasado.
En la última parte del siglo 19, los físicos estaban buscando la cosa misteriosa llamada éter - el medio que creían que existía para las ondas de luz a través de las olas. La creencia en éter había causado un lío de cosas, a la vista de Einstein, mediante la introducción de un medio que causó ciertas leyes de la física para funcionar de forma diferente dependiendo de cómo el observador mueve con respecto al éter. Einstein acaba de quitar el éter totalmente y asumió que las leyes de la física, incluyendo la velocidad de la luz, trabajaron el mismo, independientemente de cómo se estuviera moviendo - exactamente como los experimentos y las matemáticas mostraron que sean!
Video: Albert Einstein: La teoría de la relatividad especial
el espacio y el tiempo unificador
La teoría de la relatividad especial de Einstein creó un vínculo fundamental entre el espacio y el tiempo. El universo puede ser visto como que tiene tres dimensiones espaciales - arriba / abajo, izquierda / derecha, adelante / atrás - y una dimensión temporal. Este espacio de 4-dimensional se conoce como la continuo espacio-tiempo.
Si se mueve lo suficientemente rápido a través del espacio, las observaciones que se realicen sobre el espacio y el tiempo son algo diferentes de las observaciones de otras personas, que se mueven a diferentes velocidades.
Se puede imaginar esto por sí mismo mediante la comprensión del experimento se muestra en esta figura. Imagínese que usted está en una nave espacial y la celebración de un láser por lo que dispara un haz de luz directamente hacia arriba, golpeando un espejo que ha colocado en el techo. El haz de luz a continuación, vuelve hacia abajo y golpea a un detector.
Sin embargo, la nave espacial está viajando a una velocidad constante de la mitad de la velocidad de la luz (0.5do, como los físicos escribirlo). Según Einstein, esto no hace ninguna diferencia para usted - ni siquiera se puede decir que se está moviendo. Sin embargo, si el astronauta ámbar eran espionaje a usted, al igual que en la parte inferior de la figura, sería una historia diferente.
Ámbar vería su rayo de luz viaja hacia arriba a lo largo de una trayectoria diagonal, golpear el espejo, y luego viajar hacia abajo a lo largo de una trayectoria diagonal antes de golpear el detector. En otras palabras, usted podría ver y Amber diferente caminos de la luz y, más importante aún, esos caminos no son aún la misma longitud. Esto significa que el tiempo de la viga tarda en ir desde el láser al espejo para el detector también debe ser diferente para usted y Amber de manera que ambos están de acuerdo en la velocidad de la luz.
Este fenómeno se conoce como dilatación del tiempo, donde el tiempo en un barco en movimiento muy rápido parece pasar más lento que en la Tierra.
Por extraño que parezca, este ejemplo (y muchos otros) demuestran que en la teoría de la relatividad, el espacio y el tiempo de Einstein están íntimamente unidos entre sí. Si aplica las ecuaciones de transformación de Lorentz, que trabajan de modo que la velocidad de la luz es perfectamente coherente para ambos observadores.
Este extraño comportamiento del espacio y el tiempo sólo es evidente cuando viaja cerca de la velocidad de la luz, por lo que nadie había observado antes. Los experimentos llevados a cabo desde el descubrimiento de Einstein han confirmado que es verdad - tiempo y el espacio se perciben de manera diferente, exactamente de la forma en que Einstein describe, por objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz.
la masa y la energía unificadora
La obra más famosa de la vida de Einstein también data de 1905 (un año de mucho trabajo para él), cuando aplicó las ideas de su papel de la relatividad para llegar a la ecuación mi=mc2 que representa la relación entre la masa (metro) y la energía (MI).
En pocas palabras, Einstein encontró que a medida que un objeto se acercó a la velocidad de la luz, do, la masa del objeto aumenta. El objetivo va más rápido, sino que también se hace más pesado. Si fuera realmente capaz de moverse a do, masa y la energía del objeto ambos serían infinitas. Un objeto más pesado es más difícil para acelerar, por lo que es imposible de conseguir en realidad nunca la partícula hasta una velocidad de do.
Hasta Einstein, los conceptos de masa y energía fueron vistos como completamente separados. Demostró que los principios de conservación de la masa y la conservación de la energía son parte del mismo principio más amplio y unificado, conservación de la masa-energía. La materia se puede convertir en energía y la energía se puede convertir en asunto porque existe una conexión fundamental entre los dos tipos de sustancias.