TEORÍA DE LA TEORÍA DE LA
RELATIVIDAD
RELATIVIDAD
¿Por qué estudiamos
¿Por qué estudiamos Relatividad?
Relatividad?
• Es una de las Teorías más importantes de nuestra era!
• Sabremos si podemos viajar en el Tiempo
• Es la base para el estudio de la materia “oscura”
uno de los grandes Enigmas de la Astronomía actual
Albert Einstein … Albert Einstein …
• Reprobó su examen de admisión a la Universidad
• No usaba calcetines
Einstein "descubrió" que el dedo gordo del pie siempre termina haciendo un hoyo en el calcetín, por lo que decidió dejar de usarlos.
• Fue chofer por un día
En qué consiste la Relatividad …
Tiene 2 partes:
i. Relatividad Especial
ii. Relatividad General
Antes de esta Teoría...
Nuestra “mejor explicación de la Realidad hasta el momento …
Una misma ley:
para los cielos y para la Tierra
“Todo es Relativo”... ???
“Todo es Relativo”... ???
EJEMPLO:
REUNIRNOS CON NUESTROS AMIGOS PARA
“CARRETEAR”
Hasta donde sabemos No Existen las Posiciones ni
velocidades absolutas, todo depende de “algo”
verdad?
Velocidades: “relativas” ...
Velocidades: “relativas” ...
Debería ocurrir lo Debería ocurrir lo mismo cuando se mismo cuando se
trata de una trata de una velocidad MUY velocidad MUY rápida, como por rápida, como por
ejemplo, la ejemplo, la velocidad de la velocidad de la
Luz???
Luz???
Relatividad Especial: La LUZ
Hecho:
Experimentalmente, la velocidad de la Luz no depende del sistema de referencia.
Einstein se preguntaba constantemente:
como se vería un haz de luz si uno se moviera a la misma velocidad que este?
¿Qué dice la Relatividad Especial?
I
“Todas las Leyes de la Naturaleza son las mismas en todos los marcos de referencia con movimiento Uniforme”
¿¿Qué significa esto???
Podemos Jugar Pool
en un tren …
Y lo más importante … Y lo más importante …
II
“La rapidez de la Luz es la mayor
velocidad posible, y su valor siempre es igual, sin importar el
movimiento de la fuente ni del
Observador”
CONSECUENCIAS DE LA RELATIVIDAD CONSECUENCIAS DE LA RELATIVIDAD
ESPECIAL ESPECIAL
• Dilatación del Tiempo
• Todo parte por la forma en que se mide el tiempo...
“Paradoja” de los Gemelos
• Dos gemelos idénticos Pedro y Juan
• Juan viaja en una nave
espacial a velocidades cercanas a c.
¿Qué ocurre con las edades de los Gemelos?
Para un observador fuera de la nave, la luz
“parece” recorrer una mayor distancia, lo mismo ocurre para el
gemelo en la nave
• Pedro que se quedó en la Tierra “en reposo” será más viejo, mientras que Juan experimentó aceleración en su nave espacial, por lo que el tiempo transcurrió más lento para él ...
“Prueba”: Vuelos a Alta Velocidad
Un ejemplo de esto se encuentra en los relojes de precisión
de los pilotos.
En la imagen, el B-3 vuela a velocidad
mach 2, es decir al doble de la
velocidad del sonido
Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) Sistemas de Posicionamiento Global (GPS)
•• 24 Satélites, de los cuales 4 son siempre visibles 24 Satélites, de los cuales 4 son siempre visibles desde la Tierra...
desde la Tierra...
•• Precisión de metrosPrecisión de metros
La Precisión Depende de la La Precisión Depende de la
Relatividad...
Relatividad...
El movimiento de los satélites El movimiento de los satélites
“ralentiza” sus relojes en un
“ralentiza” sus relojes en un factor del orden de los 10
factor del orden de los 10--10 10 segundos…
segundos…
…Aparentemente una nimiedad,
…Aparentemente una nimiedad, pero suficiente para resultar en pero suficiente para resultar en errores de posición del orden de errores de posición del orden de
40 metros !!
40 metros !!
Contracción de la longitud
La nave, a velocidades relativistas, debe
contraerse para ser consecuente con los principios de la
relatividad Especial … Esto está también
relacionado con
nuestra PERCEPCIÓN de la realidad …
Consecuencias Consecuencias
ü La luz viaja solo en el Espacio, no en el tiempo.
ü Dilatación del tiempo
Un intervalo de tiempo medido en tierra no es igual al mismo intervalo medido desde un móvil.
ü Contracción de longitud
Una distancia medida en tierra no es igual a la misma distancia medida desde un móvil
La Famosa! Ecuación de Energía
La Famosa! Ecuación de Energía E = mc
2• La masa es una medida de la resistencia de las cosas a moverse
• A medida que la velocidad
aumenta, se requiere cada vez más energía para acelerar la masa...
• Luego, para movernos tan rápido como la luz tendríamos que no tener masa … (ya que si
tuviéramos, necesitaríamos una energía MUUUUUY grande para viajar así de rápido)
“Realidad”
“Realidad”
Y si todo esto es verdad …
¿Cómo no nos damos cuenta?
Los fenómenos relativistas se manifiestan evidentes Los fenómenos relativistas se manifiestan evidentes
a velocidades MUY altas, cercanas a c, para a velocidades MUY altas, cercanas a c, para nosotros, son imperceptibles ya que nuestra vida nosotros, son imperceptibles ya que nuestra vida
es “muy lenta” … es “muy lenta” …
¿Cómo viaja la luz entonces?
• La Luz está hecha de fotones...
...y los fotones no tienen masa!
• Por eso no es posible “ver” un fotón en reposo
¿¿¿Viajes en el Tiempo???
¿¿¿Viajes en el Tiempo???
•• Claro!, pero sólo al futuro … Claro!, pero sólo al futuro …
•• ¿Cómo? ¿Cómo?
Relatividad General: El Espacio
Si no existe nada más rápido que la luz, Si no existe nada más rápido que la luz,
¿Cómo puede en efecto de la fuerza Gravitatoria ser “instantánea”???
¿Cómo puede en efecto de la fuerza Gravitatoria ser “instantánea”???
Teoría de la Relatividad General
“La Masa deforma el Espacio Tiempo”
¿¿¿La Masa Deforma el Espacio-Que???
Veamos…
Veamos…
La Distancia más corta La Distancia más corta entre 2 puntos es …?
entre 2 puntos es …?
NO es una Recta…
En realidad, nunca lo fue…
Espacio-Tiempo y Campo Gravitatorio
La presencia de un cuerpo Masivo,
“deforma” la estructura del Espacio tiempo.
Su consecuencia es la presencia del
Campo Gravitatorio.
Lentes Gravitacionales
La Luz se curva por efecto de la
deformación del espacio (Geodesias)
Ejemplos
La Luz se curva por efecto de la
deformación del espacio (Geodesias)
Será Verdad???
Será Verdad???
La Mona Lisa si hubiera Materia La Mona Lisa si hubiera Materia
“oscura” frente a ella…
“oscura” frente a ella…
LA LUZ SE “DOBLA” ANTES DE LLEGAR A LA LUZ SE “DOBLA” ANTES DE LLEGAR A
NUESTROS OJOS Y LA DEFORMA NUESTROS OJOS Y LA DEFORMA
Pasa en Astronomía:
Pasa en Astronomía:
Lente gravitacional en el Espacio Lente gravitacional en el Espacio
Pasa en Astronomía:
Pasa en Astronomía:
Lente gravitacional en el Espacio
Lente gravitacional en el Espacio
Pasa en Astronomía:
Pasa en Astronomía:
Lente gravitacional en el Espacio
Lente gravitacional en el Espacio
Agujero Negro en Acción
Agujero Negro en Acción
Tiempo + Gravedad ??
Tiempo + Gravedad ??
El tiempo es ralentizado por la alta gravedad, ya que esta deforma el espacio-tiempo …
Aún hay más … Aún hay más …
Agujero de Gusano (Puente de Einstein Rosen) AGUJERO
AGUJERO NEGRO NEGRO
AGUJERO AGUJERO
BLANCO BLANCO
Consecuencias y Aplicaciones de la Relatividad General
Permite el diseño de Sistemas de Gravedad
Simulada, lo que sería de utilidad en la colonización
espacial.
