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Diferencia entre revisiones de «Teoría de la relatividad especial»

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La '''teoría de la relatividad especial''', también llamada '''teoría de la relatividad restringida''', es una teoría de la física publicada en [[1905]] por [[Albert Einstein]].<ref name='pub'>{{cita publicación | autor = Einstein, A. | año = 1905 | título = Zur Elektrodynamik bewegter Körper | publicación = Annalen der Physik | ubicación = Berna | capítulo = IV. Folge | volumen = 17 | páginas = pp. 891-921 | url = http://www.pro-physik.de/Phy/pdfs/ger_890_921.pdf | formato = PDF | idioma = alemán | fechaacceso = 13 de agosto de 2009 | urlarchivo = https://web.archive.org/web/20091229162203/http://www.pro-physik.de/Phy/pdfs/ger_890_921.pdf | fechaarchivo = 29 de diciembre de 2009 }}</ref> Surge de la observación de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los [[sistema de referencia inercial|sistemas de referencia inerciales]] y de obtener todas las consecuencias del [[Invariancia galileana|principio de relatividad de Galileo]], según él, cualquier experimento realizado, en un sistema de referencia inercial, se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial.
 
La teoría es "especial", ya que sólosolo se aplica en el caso especial/particular donde la curvatura del [[espacio-tiempo]] producida por acción de la [[gravedad]] es irrelevante, es decir, en esta teoría Einstein no tuvo en cuenta a la gravedad como variable.<ref>{{cita web| título=Sean Carroll, Lecture Notes on General Relativity, ch. 1, "Special relativity and flat spacetime,"|url=http://ned.ipac.caltech.edu/level5/March01/Carroll3/Carroll1.html}}</ref><ref>Wald, General Relativity, p. 60: "...the special theory of relativity asserts that spacetime is the manifold ℝ<sup>4</sup> with a flat metric of Lorentz signature defined on it. Conversely, the entire content of special relativity ... is contained in this statement ..."</ref> Con el fin de incluir la gravedad, Einstein formuló la [[relatividad general]] en [[1915]]. La relatividad general es capaz de manejar [[Coordenadas de Rindler|marcos de referencia acelerados]], algo que no era posible con las teorías anteriores.<ref>Rindler, W., 1969, Essential Relativity: Special, General, and Cosmological</ref>
 
La Teoría de la relatividad especial estableció nuevas ecuaciones que facilitan pasar de un sistema de referencia inercial a otro. Las ecuaciones correspondientes conducen a fenómenos que chocan con el sentido común, como son la [[Contracción de Lorentz|contracción espacial]], la [[dilatación del tiempo]], un [[Velocidad de la luz|límite universal a la velocidad]], la [[equivalencia entre masa y energía]] o la [[Teoría de la relatividad especial#Simultaneidad|relatividad de la simultaneidad]] entre otros, siendo la fórmula [[E=mc2|E=mc<sup>2</sup>]] o la [[paradoja de los gemelos]] dos de los ejemplos más conocidos.<ref name='experimentos'>{{cita web |url=http://www.edu-observatory.org/physics-faq/Relativity/SR/experiments.html |título=What is the experimental basis of Special Relativity? |fechaacceso=29 de enero de 2016 |autor=Tom Roberts and Siegmar Schleif |fecha=octubre de 2007}}</ref>
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La fuerza del argumento de Einstein está en la forma en que se deducen de ella resultados sorprendentes y plausibles a partir de dos simples [[hipótesis (método científico)|hipótesis]] y cómo estas predicciones las confirmaron las observaciones experimentales.<ref name='experimentos'/> Matemáticamente hablando, en ambos postulados, tomados en conjunto, implicaban que cualquier ley física debía ser invariante respecto a una transformación de Lorentz. Es decir, que en todos los sistemas inerciales la forma matemática de las ecuaciones debía ser [[covariancia de Lorentz|forminvariante de Lorentz]].
 
Cuando se aplican estos dos principios a las [[ecuaciones de Maxwell]] se ve que éstas sólosolo son invariantes bajo las [[transformaciones de Lorentz]], lo que implica que el intervalo de tiempo entre dos sucesos o la distancia entre dos puntos deben ser relativos al observador. Es decir, no todos los observadores medirán el mismo [[Teoría de la relatividad#El intervalo relativista|intervalo de tiempo]] entre dos sucesos o la misma longitud para un mismo objeto. Ese carácter no absoluto, sino relativo del espacio y el tiempo, que es una consecuencia de requerir que las medidas tomadas por diferentes observadores dejen invariantes las ecuaciones de Maxwell es la fuente de todos los resultados sorprendentes de la teoría de la relatividad. Cuando se examinan las leyes de Newton y otras leyes del movimiento de la mecánica clásica se aprecia que estas deben ser modificadas para ser también invariantes según las mismas transformaciones que las ecuaciones de Maxwell.
 
=== Principio de relatividad ===
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: <math>\Delta t' = \gamma \left(\Delta t - \frac{v \Delta x}{c^{2}} \right)</math>}}
 
Dos eventos simultáneos verifican <math>\displaystyle\Delta t=0</math>, pero si sucedieron en lugares distintos (con <math>\Delta x\neq 0</math>), otro observador con movimiento relativo obtiene <math>\Delta t'\neq 0</math>. SóloSolo en el caso <math>\displaystyle\Delta t=0</math> y <math>\displaystyle\Delta x=0</math> (sucesos simultáneos ''en el mismo punto'') no ocurre esto.
 
El concepto de simultaneidad puede definirse como sigue. Dados dos eventos puntuales ''E''<sub>1</sub> y ''E''<sub>2</sub>, que ocurre respectivamente en instantes de tiempo ''t''<sub>1</sub> y ''t''<sub>2</sub>, y en puntos del espacio ''P''<sub>1</sub> = (''x''<sub>1</sub>, ''y''<sub>1</sub>, ''z''<sub>1</sub>) y ''P''<sub>2</sub> = (''x''<sub>2</sub>, ''y''<sub>2</sub>, ''z''<sub>2</sub>), todas las teorías físicas admiten que estos sólosolo pueden darse una, de tres posibilidades mutuamente excluyentes:<ref>Robert M. Wald, ''General Relativity'', p. 4</ref>
 
# Es posible para un [[observador]] estar presente en el evento ''E''<sub>1</sub> y luego estar en el evento ''E''<sub>2</sub>, y en ese caso se afirma que ''E''<sub>1</sub> es un evento anterior a ''E''<sub>2</sub>. Además si eso sucede no puede existir otro observador que verifique 2.
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== La geometría del espacio tiempo ==
{{AP|Espacio-tiempo de Minkowski}}
La relatividad especial usa [[tensor]]es y [[cuadrivector]]es para representar un [[Geometría no euclídea|espacio pseudo-euclídeo]]. Este espacio, sin embargo, es similar al [[espacio euclídeo]] tridimensional en muchos aspectos y es relativamente fácil trabajar en él. El [[tensor métrico]] que da la distancia elemental (''ds'') en un espacio euclídeo se define como:
{{ecuación|
: <math>\text{d}s^2 = \text{d}x_1^2 + \text{d}x_2^2 + \text{d}x_3^2 </math>
Línea 215:
:<math> \text{d}x_1^2 + \text{d}x_2^2 + \text{d}x_3^2 = c^2 \text{d}t^2 </math>
||left}}
Este doble cono de distancias nulas representa el ''horizonte de visión'' de un punto en el espacio. Esto es, cuando se mira a las estrellas y se dice: ''La estrella de la que estoy recibiendo luz tiene X años'', se está viendo a través de esa línea de visión: una geodésica de distancia nula. Se está viendo un suceso a <math>d = \sqrt{x_1^2+x_2^2+x_3^2} </math> metros, y <math>\ d/c</math> segundos en el pasado. Por esta razón, el doble cono es también conocido como [[cono de luz]] (El punto inferior de la izquierda del diagrama inferior representa la estrella, el origen representa el observador y la línea representa la geodésica nula, el "horizonte de visión" o ''cono de luz''). Es importante notar que sólosolo los puntos interiores al cono de luz de un evento pueden estar en relación [[causalidad (física)|causal]] con ese evento.
 
=== Causalidad física ===
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=== Sistemas no inerciales y relatividad especial ===
Existe cierta confusión sobre los límites de la teoría especial de la relatividad. Por ejemplo, con frecuencia en textos de divulgación se repite que dentro de esta teoría sólosolo pueden tratarse [[sistema de referencia inercial|sistemas de referencia inerciales]], en los cuales la [[métrica]] toma la [[forma canónica]]. Sin embargo, como diversos autores se han encargado de demostrar la teoría puede tratar igualmente sistemas de referencia no inerciales.<ref>{{cita libro | autor = A. A. Logunov | año = 1998 | título = Curso de Teoría de la Relatividad y de la gravitación | editorial = Universidad Estatal de Lomonósov |ubicación = Moscú | isbn = 5-88417-162-5}}</ref>
 
Obviamente el tratamiento de sistemas no inerciales en la teoría de la relatividad especial resulta más complicado que el de los sistemas inerciales.
 
Einstein y otros autores consideraron antes del desarrollo de la [[relatividad general]] casi exclusivamente sistemas de coordenadas relacionados por transformaciones de Lorentz, razón por la cual se piensa que esta teoría es sólosolo aplicable a sistemas inerciales.
 
=== Relatividad general ===
Obtenido de «https://es.wikipedia.org/wiki/Teoría_de_la_relatividad_especial»