Teoría da relatividade

A teoría da relatividade é unha teoría que trata da relatividade de sistemas de referencia en mecánica. Existen tres teorías: a primeira, a relatividade de Galileo, foi expresada en forma antiga por dito sabio; a segunda, a teoría da relatividade restrinxida, e a terceira, a teoría xeral da relatividade, foron teorizadas por Albert Einstein. Introdución
A teoría da relatividade é a denominación dada ao conxunto de dúas teorías científicas: relatividade restrita (ou especial) e relatividade xeral.
A relatividade especial, ou Teoría da Relatividade Especial é unha teoría publicada en 1905 por Albert Einstein. Ela trocou os conceptos independentes de espazo e tempo da Teoría de Newton pola idea de espazo-tempo como unha entidade xeométrica. O espazo-tempo na relatividade especial ten unha variedade de 4 dimensións, 1 temporal e 3 espaciais, nas cales nocións de xeometría poden utilizarse.
O termo especial úsase porque é un caso especial do principio da relatividade onde os efectos da gravidade poden ignorarse. Dez anos despois da publicación da teoría especial, Einstein publicou a Teoría Xeral da Relatividade, que incorpora os efectos da gravitación. Historia
O principio da relatividade foi xurdindo ao longo da historia da filosofía e da ciencia, como consecuencia da comprensión progresiva de que dous referenciais diferentes ofrecen visións perfectamente plausíbeis, aínda que diferentes, dun mesmo efecto.
O principio da relatividade foi introducido na ciencia moderna por Galileo e afirma que o movemento, ou polo menos o movemento uniforme en liña recta, só ten algún significado cando comparado con algún outro punto de referencia. Segundo o principio da relatividade de Galileo, non existe sistema de referencia absoluto polo cal todos os outros movementos posan ser medidos. Galileo tamén forneceu un conxunto de transformacións chamadas transformadas de Galileo, compostas de cinco leis para sintetizar as leis do movemento. Postulados da relatividade
1. Primeiro postulado (principio da relatividade)
As leis que gobernan as mudanzas de estado en calquera sistema físico toman a mesma forma en calquera sistema de coordenadas inerciais.
Nas palabras de Einstein:
". .. existen sistemas cartesianos de coordenadas - os chamados sistemas de inercia - relativamente aos cales as leis da mecánica (máis xeralmente as leis da física) se presentan coa forma máis simple. Podemos así admitir a validade da seguinte proposición: se K é un sistema de inercia, calquera outro sistema K' en movemento de translación uniforme relativamente a K, é tamén un sistema de inercia. "
2. Segundo postulado (invariancia da velocidade da luz)
A luz ten velocidade invariante igual a c en relación a calquera sistema de coordenadas inercial.
A velocidade da luz no baleiro é a mesma para todos os observadores en referenciais inerciais e non depende da velocidade da fonte que está emitindo a luz nin tampouco do observador que a está medindo. A luz non require calquera medio (como o éter) para se propagar. De feito, a mesma existencia do éter é contraditoria co conxunto dos feitos e coas leis da mecánica.
A pesar do primeiro postulado ser case de senso común, o segundo non é tan obvio, se non de certa forma unha consecuencia de se utilizar o primeiro postulado ao analizarse as ecuacións do electromagnetismo. A través das transformacións de Lorentz pódese demostrar o segundo postulado.
Porén, é necesario dicir que Einstein, segundo algúns, non quixo basear a relatividade nas ecuacións de Maxwell, talvez porque entendese que a validade destas non era ilimitada. Isto decorre da existencia do fotón, o que tacitamente indica que as ecuacións de campo previstas por Maxwell non poden ser rigorosamente lineares. Consecuencias da relatividade especial
A relatividade especial ten consecuencias consideradas bizarras por moitas persoas. Esta opinión é perfectamente comprensíbel, pois estas consecuencias están relacionadas a comparacións entre observadores movimentándose a velocidades próximas á da luz, e a maior parte das persoas non ten ningunha experiencia con viaxes a velocidades comparábeis á velocidade da luz. *Velaquí algunhas das consecuencias: O tempo transcorrido entre dous eventos non é o mesmo para dous observadores en movemento relativo. Por exemplo o tic-tac do meu reloxo non será igual ao do seu se estivermos en movemento relativo un ao outro.
Eventos que ocorren simultaneamente nun referencial inercial non son simultáneos nun outro referencial en movemento relativo (falta de simultaneidade).
As dimensións (lonxitude) de obxectos medidos nun referencial poden ser diferentes para outro observador noutro referencial en movemento (contracción dos lonxitudes). Aparentes paradoxos da Relatividade Restrita
O paradoxo dos xemelgos di que un xemelgo que viaxar nunha espazonave se dislocando a unha velocidade próxima á velocidade da luz percibirá, cando retornar da viaxe, que el envelleceu moito menos que o xemelgo que permaneceu na Terra.