¿Qué es la teoría de la relatividad especial?
La teoría de la relatividad especial es una teoría física propuesta por Albert Einstein en 1905. Esta teoría desafía la idea clásica de que las distancias y los intervalos de tiempo son absolutos e independientes entre sí. Einstein propone que el espacio y el tiempo no son absolutos, sino que dependen del marco de referencia en el que se miden.
El primer postulado de la teoría de la relatividad especial
El primer postulado de la teoría de la relatividad especial establece que las leyes de la física son iguales en cada marco de referencia si su velocidad es constante. Es decir, si un objeto se mueve a una velocidad constante en un marco de referencia, las leyes de la física se aplican de la misma manera que en otro marco de referencia que se mueve a la misma velocidad constante.
El segundo postulado de la teoría de la relatividad especial
El segundo postulado de la teoría de la relatividad especial establece que la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador, independientemente de la velocidad del observador o de la fuente que emite la luz. Este postulado desafía la idea clásica de que la velocidad de la luz se suma a la velocidad de la fuente que la emite.
La paradoja de los gemelos
Uno de los efectos extraños de la teoría de la relatividad especial es la paradoja de los gemelos. Imagina que dos gemelos, María y Miguel, tienen relojes ultra precisos que miden el tiempo haciendo rebotar un fotón en dos espejos. Los dos relojes están perfectamente sincronizados. Miguel se queda en la tierra y María se va a viajar al espacio. Cada uno ve su reloj hacer tic-tac a la misma velocidad.
Para Miguel, el fotón de María recorre una distancia mayor en cada tic, ya que ella se mueve con relación a él. Por lo tanto, el tiempo en realidad se mueve más lento en la nave que en la tierra, por lo que para María habría pasado menos tiempo. Sin embargo, para ella, el reloj de Miguel es el que se mueve más lento y sería él el que habría pasado menos tiempo cuando se encontraran. Ahí está la paradoja.
La respuesta a esta paradoja es que el movimiento de la nave de María no es uniforme, sino que tuvo que pasar por una aceleración y una desaceleración. Por lo tanto, para ella habría pasado menos tiempo y sería más joven que Miguel cuando se volvieran a encontrar.
La transformación de Lorentz
La relación entre las medidas tomadas por María y por Miguel, es decir, la manera en la que se cambian las distancias y las duraciones, se calcula usando la transformación de Lorentz, que es fundamental en la teoría de la relatividad. Esta transformación se utiliza para calcular cómo se transforman las medidas de tiempo y espacio entre diferentes marcos de referencia.
La equivalencia entre masa y energía
En un trabajo que hizo más tarde en ese mismo año, Einstein llevó la teoría de la relatividad más allá y se dio cuenta de que de ella se podía deducir, entre otras cosas, que la materia y la energía no son entidades separadas, sino que son equivalentes. De hecho, la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado.
Aplicaciones actuales de la teoría de la relatividad
Tecnologías actuales, como los GPS, dependen de la teoría de la relatividad para efectuar sus mediciones con precisión. La teoría de la relatividad también ha tenido un impacto significativo en la física moderna y ha llevado a nuevas teorías, como la teoría de la relatividad general.