Albert Einstein y la nueva concepción del espacio-tiempo (II)

Bajo estas circunstancias es cuando la genial mente de Einstein propone su teoría de la relatividad especial, la cual tiene los siguientes postulados y corolarios:

Postulados:

1º) Las leyes de la electrodinámica y de la óptica son validas en todos los sistemas de referencia para los que son ciertas las leyes de la mecánica.

2º) La luz se propaga en el vació con una velocidad c independiente del posible movimiento de la fuente emisora.

Corolarios:

1º) La luz viaja a la misma velocidad c en todos los SRI.

2º) La velocidad de la luz es un límite superior a la velocidad de cualquier objeto.

A partir de estos corolarios y con un sencillo ejemplo, podemos deducir que el tiempo y el espacio son relativos, es decir, el tiempo entre dos sucesos en un SRI que se mueve a una cierta velocidad constante respecto de otro SRI’ no es el mismo, y lo mismo le sucede a las distancias.

Supongamos que tenemos dos relojes formados por dos espejos perfectos y paralelos entre los cuales está rebotando indefinidamente un rayo de luz, la altura que separa dichos espejos es “h”. Supongamos que ponemos un reloj en un SRI’ y el otro en un SRI que se mueve con una velocidad constante v respecto al sistema SRI’. El tiempo que emplea la luz para hacer su recorrido entero en el reloj del sistema SRI’ será:

Ahora calcularemos cual es la velocidad de la luz medida desde SRI’ en el SRI, el cual se mueve con una velocidad constante “v” respecto de SRI’. Desde SRI’ veríamos hacer el siguiente recorrido en el reloj situado en SRI:

La cantidad que se habrá desplazado este reloj según su propio sistema de referencia sería igual a:

l=vt

La mitad de la distancia que vemos recorrer a la luz en SRI desde SRI’ es la hipotenusa de un triangulo rectángulo cuyos catetos son la altura del reloj (h), y la mitad de la distancia recorrida (l), h la podemos poner en función de t’ a partir de nuestra primera ecuación, y l sabemos que es vt, por lo que podemos poner la velocidad de la luz c en función de t, t’ y v:

Y como se puede observar el tiempo no transcurre igual en ambos sistemas de referencia. Con razonamientos parecidos podemos inferir como varían las longitudes de un sistema a otro. Es decir, a partir de los corolarios antes expuestos llegamos a la conclusión de que el tiempo y el espacio no son entidades absolutas, sino relativas. Los resultados de la relatividad especial se formalizaron a través de las transformaciones de Lorenz-Einstein, las cuales permiten que las leyes del electromagnetismo de Maxwell y las leyes de la mecánica se escriban igual en todos los sistemas de referencia. La relatividad especial permitía establecer una equivalencia entre todos los sistemas de referencia. Al año siguiente de la publicación de la teoría especial de la relatividad Einstein dejo la oficina de patentes para pasar a convertirse en profesor de la Universidad de Zurich. Pero en 1914 acabaría estableciéndose en el Kaiser Willhelm Institute de Berlín, allí acabaría por culminar la segunda parte de su teoría de la relatividad, la Relatividad General. La relatividad especial tiene un carácter restringido, ya que en todo momento hemos estado hablando de sistemas de referencia inerciales, esto es, sistemas que en ningún momento están sometidos a una aceleración. ¿Es esto posible? Es decir ¿pueden existir los SRI en el Universo? Hasta ahora sabemos que la fuerza de la gravedad depende de la distancia, a mayor distancia, más débil será la fuerza de la gravedad, pero en un Universo con galaxias, estrellas etc. no importa donde nos situemos, en el Universo siempre estaremos sometidos a una fuerza gravitatoria y por lo tanto estaremos sometidos a una aceleración, es decir, los sistemas de referencia inerciales no existen en el Universo. Para dar un carácter general a su teoría, Einstein debía tener en cuenta la gravedad.

Ismael Pérez Fernández.