domingo, 27 de marzo de 2016

De la gravedad de Isaac Newton a la relatividad de Albert Einstein

En la búsqueda del ÉTER.

A principios del siglo XX, cuando comenzó a estudiarse la luz como fenómeno, la curiosidad que surgía en torno al medio a través del cual se desplazaba la luz, así como el sonido utiliza el aire como medio... ¿Cuál era el transporte que empleaba la luz para llegar de un lugar a otro?

Dos científicos Albert Abraham Michelson y Edward Morley pensaron en un medio que se encontrara por todo el universo, transparente, de baja densidad y que ocupara todos los huecos del espacio, al que llamaron ÉTER.
Hasta hoy día el experimento se lo conoce como el de Michelson - Morley, también llamado "el fracaso de la Física" a pesar de que la comprobación de su inexistencia sentó las bases que la luz era un límite cósmico independiente que contaba con libertad de desplazarse incluso en el vacío.
El experimento consistía en emitir un rayo de luz en el sentido del movimiento de la Tierra y otro rayo de luz en el sentido opuesto. De ese modo, cuando el sentido del haz de luz coincide con el movimiento, ambas velocidades (del haz de luz y de la Tierra) se suman, mientras que cuando el sentido del haz de luz no coincide con el movimiento, ambas velocidades (del haz de luz y de la Tierra) se restan.
Ambos haces de luz, luego de recorrer una misma distancia se hacían reflejar en unos espejos para que retornen al punto de partida. Como un rayo es más rápido que otro y deben recorrer una misma distancia, llegarían con un "delay" o retardo temporal.
El experimento fue perfeccionándose con elementos de precisión y durante años se continuaron las mediciones sin hallar diferencia alguna. Ambos haces de luz llegaban al mismo tiempo sin que influenciara la velocidad de la Tierra ¿La conclusión? El Éter no existía. Entonces... ¿Cuál era el medio que empleaba la luz para trasladarse?


El falsacionismo aplicado a la teoría de Newton.

En Filosofía surge el falsacionismo cuando Karl R. Popper expone la insostenibilidad de la inducción como método científico. Por medio del falsacionismo se plantea que una teoría científica puede ser tal en tanto y en cuanto sea capaz de ser falsable. Una teoría cambia, cuando cambia una parte de esta.
La parte que no cambia, se denomina núcleo y en torno a ese núcleo surgen los "cinturones" que falsan al núcleo.
La teoría newtoniana plantea las ecuaciones en las que el tiempo no varía, siendo constante para cualquier observador. Este núcleo se preserva ya que, para velocidades próximas a la velocidad de la luz, el tiempo no es constante. Ahora el cinturón falsacionista pasará a ser la teoría de la relatividad.
 

La relatividad de Albert Einstein.

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Un joven alemán, estudiante avanzado de Ciencias Físicas en Zurich, brindó una explicación a esta respuesta sobre qué pasaba con la luz y con objetos que viajaban a velocidades cercanas. 
Albert Einstein reformuló la mecánica newtoniana predominante durante siglos, no desmereciéndola sino más bien que, de ahora en más, la mecánica clásica pasaría a ser un caso particular de una mecánica más amplia y general que más adelante se conocería como mecánica relativista.
Como bien se mencionara antes: A velocidades finitas o bajas la mecánica clásica o newtoniana rige con sus ecuaciones mientras que, a velocidades próximas a la velocidad de la luz (c = 300.000 km/seg) rige la mecánica relativista.
Para explicar su teoría, Albert Einstein partió de dos postulados que parecen inofensivos pero que tienen el poder suficiente para explicar el comportamiento del Universo. Más tarde sus postulados serían demostrados con la experiencia.

  • La luz se mueve a velocidad constante de 300.000 km/seg, independiente de la fuente que la emita.
  • No existe ningún experimento en una nave que nos permita determinar que nos estamos moviendo.
Para continuar con nuestro análisis, observemos el siguiente video:

Muchas incógnitas fueron develadas al pensar que la gravedad puede ser interpretada como una malla elástica que se ve perturbada por la presencia de objetos, y efectivamente existe una interacción entre uno y otro cuerpo, cuya reacción es cuasi- instantánea para distancias pequeñas, no así para los casos en que la luz deba recorrer grandes distancias.
A pesar de responder la incógnita sobre cuál era el significado de la gravedad, esta teoría no recibía el apoyo de la comunidad científica. Otro desafío para Einstein fue pensar cómo demostraría su teoría. Esa comprobación resultaría tras la observación de un eclipse total de Sol (la luz debía desviarse ante la atracción de la gravedad). 
El ejemplo que se planteaba, era observar estrellas cercanas al Sol, cuya luz debería desviarse y mostrarlas en una posición diferente cuando el Sol no se encontrara en su cercanía. Como la única forma de ver estrellas en las cercanías del Sol es cuando ocurre un eclipse total, el astrónomo inglés Sir Arthur Eddington decidió realizar expediciones a Brasil y África para observar el eclipse total del 29 de mayo de 1919. Las observaciones arrojaron datos que permitieron así comprobar tal efecto pronosticado por la Relatividad General de Albert Einstein.

El presente post participa del LXIII Carnaval de la Física (Agosto - Septiembre)

2 comentarios:

  1. Respuestas
    1. Gracias estimado Rubén, en breve la tercera parte que abordará la cuántica y la teoría de cuerdas.
      Un abrazo y se agradece la difusión.
      Profe Franco

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