Teora de la relatividadLa teora de la relatividad est compuesta a grandes rasgos por dos grandes teoras (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendan resolver la incompatibilidad existente entre la mecnica newtoniana y el electromagnetismo.La primera teora, publicada en 1905, trata de la fsica del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacan compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulacin de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teora de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numricamente con ella en campos gravitatorios dbiles. La teora general se reduce a la teora especial en ausencia de campos gravitatorios.No fue hasta el 7 de marzo de 2010 cuando fueron mostrados pblicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israel de Ciencias, aunque la teora se haba publicado en 1905. El manuscrito tiene 46 pginas de textos y frmulas matemticas redactadas a mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusaln en 1925 con motivo de su inauguracin.[Relatividad especialLa teora de la relatividad especial, tambin llamada teora de la relatividad restringida, publicada por Albert Einstein en 1905, describe la fsica del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnticas y se usa bsicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincar y Lorentz, que son considerados como originadores de la teora. Si bien la teora resolva un buen nmero de problemas del electromagnetismo y daba una explicacin del experimento de Michelson-Morley, esta teora no proporciona una descripcin relativista del campo gravitatorio.Tras la publicacin del artculo de Einstein, la nueva teora de la relatividad especial fue aceptada en unos pocos aos por la prctica totalidad de los fsicos y los matemticos, de hecho personas como Poincar o Lorentz haban estado muy cerca de llegar al mismo resultado que Einstein. La forma geomtrica definitiva de la teora se debe a Hermann Minkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politcnica de Zrich; acu el trmino "espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la forma matemtica adecuada.[] El espacio-tiempo de Minkowski es una variedad tetradimensional en la que se entrelazaban de una manera insoluble las tres dimensiones espaciales y el tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowski, el movimiento de una partcula se representa mediante su lnea de universo (Weltlinie), una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres dimensiones espaciales (,,) y el tiempo (). El nuevo esquema de Minkowski oblig a reinterpretar los conceptos de la mtrica existentes hasta entonces. El concepto tridimensional de punto fue sustituido por el de evento. La magnitud de distancia se reemplaza por la magnitud de intervalo.

Qu dice la teora de la Relatividad Especial?

La Relatividad Especial toma el hecho de la constancia de la velocidad de la luz como condicin bsica para la construccin de la teora. Adems, Einstein introduce otro elemento: La coordenada del tiempo se debe tratar simplemente como una coordenada ms del espacio.

Las consecuencias de esta teora son inimaginables: Un intervalo de tiempo medido en tierra no es igual al mismo intervalo medido desde un mvil Una distancia medida en tierra no es igual a la misma distancia medida desde un mvil La masa y la energa son conceptos equivalentes. La masa puede convertirse en otras formas de energa (como, por ejemplo, ondas de luz) y al contrario. De aqu sale la famosa frmulaE = mc2

(E = energa, m = masa, c = velocidad de la luz) Ejemplos donde se ha comprobado la conversin de masa en energa son la fisin nuclear, la fusin nuclear y la creacin y aniquilacin de materia.

Relatividad generalLa relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teora generaliza el principio de relatividad de Einstein para un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la teora deben tener una forma de covariancia ms general que la covariancia de Lorentz usada en la teora de la relatividad especial. Adems de esto, la teora de la relatividad general propone que la propia geometra del espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia, de lo cual resulta una teora relativista del campo gravitatorio. De hecho la teora de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no ser plano en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo ser percibida como un campo gravitatorio.Debe notarse que el matemtico alemn David Hilbert escribi e hizo pblicas las ecuaciones de la covarianza antes que Einstein. Ello result en no pocas acusaciones de plagio contra Einstein, pero probablemente sea ms, porque es una teora (o perspectiva) geomtrica. La misma postula que la presencia de masa o energa curva al espacio-tiempo, y esta curvatura afecta la trayectoria de los cuerpos mviles e incluso la trayectoria de la luz.Einstein expres el propsito de la teora de la relatividad general para aplicar plenamente el programa de Ernst Mach de la relativizacin de todos los efectos de inercia, incluso aadiendo la llamada constante cosmolgica a sus ecuaciones de campo[5] para este propsito. Este punto de contacto real de la influencia de Ernst Mach fue claramente identificado en 1918, cuando Einstein distingue lo que l bautiz como el principio de Mach (los efectos inerciales se derivan de la interaccin de los cuerpos) del principio de la relatividad general, que se interpreta ahora como el principio de covarianza general. Qu dice la teora de la Relatividad General?

La gravedad (o atraccin entre cuerpos con masa) es consecuencia de la forma del espacio. La fuerza que sentimos cuando nos movemos en un sistema acelerado (por ejemplo cuando la buseta frena) tiene la misma naturaleza que la fuerza de atraccin entre masas (por ejemplo la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra sobre la Luna). Una forma muy compacta de expresar el punto central de la Teora de la Relatividad General es diciendo que

La gravedad es equivalente a la curvatura del espacio.

Pero, Qu significa todo esto? Para entenderlo, vamos a tomar un ejemplo en el que tenemos que poner a trabajar nuestra imaginacin. Supongamos que vivimos en un mundo de dos dimensiones (en vez de tres), por ejemplo en una hoja de papel (sin profundidad).

La fuerza que siente un planeta hacia el Sol, en realidad es simplemente el efecto producido por su movimiento en el espacio que ha sido deformado por la masa del Sol.

Formalismo de la teora de la relatividadRepresentacin de la lnea de universo de una partcula. Como no es posible reproducir un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, en la figura se representa slo la proyeccin sobre 2 dimensiones espaciales y una temporal.