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Teoría de la relatividad, de Einstein

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El pasado día 14 de marzo se cumplieron 140 del nacimiento del físico Albert Einstein. Efectivamente, nació en el año 1879. El lugar de nacimiento fue la ciudad de Ulm, Alemania. Falleció el 18 de abril del año 1955, en New Jersey, Estados Unidos de América. Fue uno de los físicos más notables del siglo veinte.

Einstein expuso varias teorías. Empero, aquella que le confirió mayor celebridad fue la denominada “teoría de la relatividad”, de la cual, en el año 1905, expuso una teoría particular; y en el año 1915, una teoría general. Intentaré explicar ambas teorías. Me disculpo por una excesiva pero deliberada simplificación. El propósito es que personas que no tienen interés alguno en esa teoría puedan tener por lo menos una sensata noción de ella.

La teoría particular puede enunciarse de esta manera: en el movimiento no acelerado (y rectilíneo) las leyes de la naturaleza se cumplen independientemente del cuerpo de referencia; o “para la descripción de los procesos físicos” en el caso de tal movimiento, “no hay un cuerpo de referencia que sea único con respecto a otro.” Por ejemplo, la ley de la constancia de la velocidad de la luz se cumple si suponemos que un tren se mueve de manera no acelerada con respecto a una casa; o si suponemos que la casa se mueve de manera no acelerada con respecto al tren. Es decir, podemos suponer que el tren se mueve y la casa está en reposo, o suponer que la casa se mueve y el tren está en reposo.

La teoría general es enunciada por Einstein mismo de esta manera: “Todos los cuerpos de referencia son equivalentes para la descripción de los fenómenos naturales (o para la formulación de las leyes de la naturaleza), independientemente de su estado de movimiento”. Es decir, el movimiento puede ser o no ser acelerado. Un ejemplo expuesto por Einstein consiste en una caja situada en una región del espacio alejada de grandes masas siderales; y en esa caja hay un observador.

La caja tiene un gancho en la parte superior, o techo. En el gancho está atada una cuerda. Un ser fantástico tira de la cuerda y provoca una continua aceleración de la caja, igual a la aceleración que la gravedad de la Tierra provoca en un cuerpo que cae. El observador interpreta que la caja está en reposo, sometida a la fuerza de un campo gravitacional; y que la parte inferior de esa caja, o piso, impide que él caiga, atraído por esa fuerza. ¿Y por qué la caja misma no cae? El observador descubre el gancho y la cuerda, y deduce que la caja está en reposo, suspendida en el campo gravitacional.  Empero, puede haber un cuerpo externo dotado de un campo similar, con respecto al cual la caja se mueve aceleradamente. En ese cuerpo externo y en la caja se cumplen igualmente las leyes de la naturaleza. Por ejemplo, se cumple la ley de caída de los cuerpos. Esta ley, entonces, es válida con respecto a la caja o con respecto al cuerpo externo. Afirma Einstein: “De esta manera, tenemos un sólido fundamento para generalizar el principio de relatividad de modo tal que incluya cuerpos de referencia que están acelerados unos con respecto a otros.” Esta generalización fue el origen de una novedosa teoría de Einstein sobre la relación entre gravitación y aceleración.

Una de las consecuencias notables de la teoría de la relatividad es la equivalencia entre masa y energía. La masa es una medida de la energía que contiene un cuerpo. No hay una ley de la conservación de la masa y una de conservación de la energía, sino una única ley: la ley de conservación de la masa-energía.

Post scriptum. La teoría de la relatividad de Einstein es realmente una teoría de la absolutidad: se pretende que las leyes de la naturaleza sean absolutas, es decir, que no dependan del estado de movimiento de los cuerpos.