Entre 1907 e 1916 Einstein usou unha boa parte do seu tempo e esforzos na xeneralización da teoría da invarianza a Marcos de referencia non inercial. Aínda que o resultado destes traballos, que máis tarde sería coñecido como a teoría xeral da relatividade, é substancialmente máis complexa que a teoría especial, no que seguiremos usando o que xa aprendemos da teoría especial para comprender algúns aspectos importantes do Teoría xeral e despois explora algunhas das súas implicacións.
Sabemos que a teoría especial baséase en dous principios básicos, o principio de relatividade ea constancia da velocidade da luz. Do mesmo xeito, a teoría xeral tamén está baseada en dous principios: o principio de covarianza eo principio de equivalencia. Vamos a ver que ambos son moi fáciles de levantar e comprender, algo moito máis complicado é expresar as súas consecuencias matemáticamente, algo que non imos entrar.
O principio de covarianza pódese resumir dicindo isto As leis da física son iguais en todos os marcos de referencia. Unha afirmación que volveu ao principio de relatividade da teoría especial:
Todas as leis da física son exactamente as mesmas para cada observador en cada marco de referencia que está en repouso ou movéndose cunha velocidade relativa uniforme. Isto significa que non hai ningún experimento que se poida facer dentro dun marco de referencia que revela se está en repouso ou se move a unha velocidade uniforme.
O principio de covarianza é, polo tanto, unha xeneralización do principio de relatividade: mentres se limita aos marcos de referencia inercial, o principio de covarianza di que as leis da física son as mesmas en calquera marco de referencia, Independentemente de como se está movendo con respecto a outro. É neste sentido como se distinguen as teorías da relatividade en particular e xeral: mentres se aplica a teoría especial cando se dan certas circunstancias especiais (sempre que estamos a tratar con frameworks de referencia inercial), a teoría xeral carece desta restrición.
O outro principio básico da teoría xeral é o principio de equivalencia que vén dicir que os efectos debido á aceleración e os que se deben á gravidade son indistinguibles. Pode parecer un cheiro de afirmación, porque xa sabiamos que a gravidade provoca unha aceleración na física newtoniana e a relación xa coñeceu ao propio Newton.
Que novidade introduce a Einstein entón? Na física da aceleración e a gravidade de Newton son tratados como dous fenómenos separados e a relación entre eles como unha coincidencia. Pero o principio de equivalencia afirma que esencialmente non hai diferenza entre ambos efectos: non podemos distinguir entre eles.
Esta equivalencia esencial entre a aceleración ea gravidade adoita ilustrarse co experimento mental do ascensor. Imaxina que estás nunha caixa de ascensores sen fiestras, e que a caixa está depositada na superficie da Terra estática, pero non o sabes. Comezas a facer experimentos físicos para ver o que podes coñecer a túa situación. Canto mides? A continuación, mide os obxectos que deixa libre no seu movemento de ombreiro con movemento uniformemente acelerado cara ao chan (vostede sabe que é o chan porque hai unha forza que lle empuxa cara a esa superficie e, por iso, o solo de chamas) cunha aceleración de 9.8 m / s.
Agora supoña que, de novo sen vostede sabe nada, a caixa do ascensor móvese a través do espazo interestelar (e, polo tanto, non inflúe significativamente ningún campo gravitatorio) cunha aceleración uniforme de 9,8 m / S na dirección perpendicular ao que tiña anteriormente chamado solo e sentido “do teito”. Unha vez máis, os seus experimentos levaríanlle nestas circunstancias exactamente os mesmos resultados. É dicir, os efectos prácticos da aceleración e a gravidade son idénticos e pode Non distinguir unha situación doutro.
Notas:
Os cadros de referencia que están en repouso ou se moven con uniforme de velocidade en relación a outro marco de referencia son chamados cadros de reformulación A empresa comercial, xa que a lei de inercia de Newton cumpre con eles.Os marcos de referencia que se aceleran con respecto a outros son chamados marcos de referencia non inercial.
Recibir varios nomes segundo o texto que consultamos: Principio de covarianza, cobarianza xeral ou xeral de relatividade. Preferimos o nome máis eficiente.
Einstein refírese a el como principio xeral da relatividade.
Sobre o autor: César Tomé López é diseminador científico e editor de complemento de ignorancia