Relatividad Para Todos

Instituto de Física - Universidad de Antioquia Relatividad para Todos Jorge I. Zuluaga Estas son unas notas en construcción. Su contenido puede cambiar considerablemente. Última actualización​: 13/06/2017 Física Básica - Notas Complementarias 1 Instituto de Física - Universidad de Antioquia Esta parte de las notas corresponden al enfoque cuantitativo de la presentación de la relatividad. Está pendiente la escritura de una descripción puramente cualitativa Física Básica - Notas Complementarias 2 Instituto de Física - Universidad de Antioquia La geometría del espacio-tiempo Una Introducción a la Teoría de la Relatividad Al hablar del movimiento normalmente nos referimos al desplazamiento, la rapidez, la velocidad o la aceleración que tienen los cuerpos en el espacio, ​mientras avanza el tiempo​. En esta concepción del movimiento, el espacio y el tiempo aparecen como aspectos profundamente diferentes de la realidad. En el año 1905, Albert Einstein y su esposa Mileva Maric-Einstein, sacudieron las bases de la física al descubrir, estudiando el movimiento de partículas con carga eléctrica, que esta aparente separación entre el espacio y el tiempo es una ilusión; ya que ambos tienen una relación mucho más profunda. El descubrimiento de los Einstein de aquellos años terminó por configurar una de las teorías más reconocidas y admiradas de la física, tanto entre expertos como entre el público en general: la teoría de la relatividad. Hoy, más de 100 años después no es posible hablar de espacio, tiempo y movimiento, sin describir, al menos de forma básica, los elementos más importantes de la teoría de la relatividad. Existen muchas maneras de presentar y describir la teoría de la relatividad. Algunas bastante populares pero que requieren también de buenas bases físicas y matemáticas. Es por eso que la teoría se presenta solo al final de los cursos de física o en cursos avanzados. A continuación ofrecemos una aproximación diferente que permite entender los elementos centrales de la teoría sin profundizar en los detalles más técnicos, pero sin perder tampoco, la capacidad para entender o resolver problemas interesantes. Física Básica - Notas Complementarias 3 Instituto de Física - Universidad de Antioquia Parte 1 Principios Geométricos Básicos Diagramas de espacio-tiempo Al describir el movimiento de un cuerpo es común usar representaciones gráficas precisas de ese movimiento a través los denominados diagramas de espacio-tiempo (ver Figura 1). En estos diagramas se representa sobre un plano cartesiano, la posición de un cuerpo en cada fase del movimiento y el tiempo en el que tiene esa posición. Figura 1. En este diagrama de espacio-tiempo cada uno de los puntos de la curva azul representa la posición (x) de un cuerpo en un instante de tiempo dado (t). A cada uno de los puntos de la curva (y en general del diagrama) lo llamamos un evento. Para simplificar nuestra descripción aquí, supongamos que queremos describir inicialmente el movimiento de un cuerpo que se desplaza a lo largo de una línea recta (movimiento en una dimensión). Por ejemplo, un ciclista que se mueve a lo largo de una pista o una calle recta. Cada uno de los puntos en un diagrama de espacio-tiempo se conoce como un evento. Ahora bien. Cuando describimos el movimiento de un cuerpo usando estos diagramas nos concentramos en entender solamente los eventos que ocurren sobre la curva que sigue el cuerpo. Pero se han preguntado ¿qué pasa con los puntos que están por fuera de la curva?. ¡Una pregunta tan sencilla puede ser la fuente de ideas asombrosas como descubriría Einstein! Para empezar podríamos pensar que dado que el cuerpo que nos interesa (el ciclista por ejemplo) no pasa por puntos fuera de la curva, nada interesante ocurre allí. Pero eso no es cierto, naturalmente. Supongan que en la calle e