Einstein, Albert (1879-1955), físico alemán nacionalizado estadounidense, premiado con
un Nobel, famoso por ser el autor de las teorías general y restringida de la relatividad y
por sus hipótesis sobre la naturaleza corpuscular de la luz. Es probablemente el científico
más conocido del siglo XX.
La teoría de la relatividad incluye dos teorías (la de la relatividad especial y la de
la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que
pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y
el electromagnetismo.
Relatividad especial
La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad
restringida, publicada por Einstein en 1905, describe la física del movimiento en el
marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimiento de los
cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se
usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales. Estos conceptos
fueron presentados anteriormente por Poincare y Lorentz, que son considerados
como originadores de la teoría. Si bien la teoría resolvía un buen número de
problemas del electromagnetismo y daba una explicación del experimento de
Michelson-Morley, esta teoría no proporciona una descripción relativista del campo
gravitatorio.
Tras la publicación del artículo de Einstein, la nueva teoría de la relatividad
especial fue aceptada en unos pocos años por la práctica totalidad de los físicos y
los matemáticos, de hecho personas como Poincaré o Lorentz habían estado muy
cerca de llegar al mismo resultado que Einstein. La forma geométrica definitiva de
la teoría se debe a Hermann Minkowsky, antiguo profesor de Einstein en la
Politécnica de Zürich; acuñó el término " espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la
forma matemática adecuada.4 El espacio-tiempo de Minkowski es
una variedad tetra dimensional en la que se entrelazaban de una manera insoluble
las tres dimensiones espaciales y el tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowski,
el movimiento de una partícula se representa mediante su línea de universouna
curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres
dimensiones espaciales (x,y,z) y el tiempo (t). El nuevo esquema de Minkowski
obligó a reinterpretar los conceptos de la métrica existentes hasta entonces. El
concepto tridimensional de punto fue sustituido por el de evento. La magnitud
de distancia se reemplaza por la magnitud de intervalo.
Relatividad general
La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada como
conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teoría
generaliza el principio de relatividad de Einstein para un observador arbitrario.
Esto implica que las ecuaciones de la teoría deben tener una forma
decovariancia más general que la covariancia de Lorentz usada en la teoría de la
relatividad especial. Además de esto, la teoría de la relatividad general propone
que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la presencia
de materia, de lo cual resulta una teoría relativista del campo gravitatorio. De
hecho la teoría de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no será
plano en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo será
percibida como un campo gravitatorio.
Debe notarse que el matemático alemán David Hilbert escribió e hizo públicas las
ecuaciones de la covarianza antes que Einstein. Ello resultó en no pocas
acusaciones de plagio contra Einstein, pero probablemente sea más, porque es
una teoría (o perspectiva) geométrica. La misma postula que la presencia de masa
o energía «curva» al espacio-tiempo, y esta curvatura afecta la trayectoria de los
cuerpos móviles e incluso la trayectoria de la luz.
Albert Einstein finalmente encontró una solución al problema de la velocidad de la luz: el
tiempo y el espacio son relativos al observador.
Los objetos, como las personas, que forman parte de la realidad, del espacio que
cotidianamente conocemos, tienen cierto tamaño, cierto volumen. Así que
cualquier objeto que encontremos en el espacio en que cotidianamente nos
desenvolvemos puede ser descrito como un conjunto de puntos de ese espacio.
Nosotros mismos somos, descriptivamente, conjuntos de puntos de nuestro
espacio de vida cotidiano.
Por otro lado, nuestro espacio de vida cotidiano se dice que es de 3 dimensiones.
Esta convención matemática todavía no está muy bien fundada, pero ser un
espacio de 3 dimensiones básicamente significa que, tomado un punto inicial fijo
de referencia cualquiera del espacio, cualesquiera otros puntos, por ejemplo, los
que forman y describen nuestros cuerpos, podrían ser expresados a base de
obtener sólo 3 mediciones con alguna regla o metro, respecto al punto de
referencia, mediciones tales como alto, ancho y fondo.
Uno de los más importantes y novedosos aspectos que nos aportó, o más bien
terminó de asentar, la teoría de la relatividad, es cambiar este último concepto, de
manera que, en nuestro espacio, el espacio donde nosotros existimos, en realidad
no sólo tienen importancia 3 dimensiones o mediciones, sino 4: la cuarta
dimensión es el tiempo. Para entender este aspecto, tenemos que imaginar un
ejemplo un tanto extraño.
Como hemos dicho, siempre nos ha parecido que las personas y los objetos
existimos dentro de un espacio tridimensional, es decir, formando parte de este
espacio tridimensional como puntos situados en él, de manera que toda la figura o
silueta de nuestros cuerpos se podría expresar a base de coordenadas o
mediciones tridimensionales, o ternarias.
Pero supongamos en este momento que no fuese así. Supongamos en este
momento que las personas y los objetos hoy mismo perteneciésemos sólo a un
espacio de 2 dimensiones, no de 3 dimensiones. ¿Qué implicaría esto? Esto
implicaría: primero, un espacio de 2 dimensiones se presenta como una superficie
delgada y extensa, tal como un plano, o un papel... Este es el ejemplo matemático
típico. En realidad, cualquier superficie delgada y extensa, tipo hoja de papel,
aunque tuviese abolladuras o se curvara en algún sitio, seguiría siendo un espacio
de 2 dimensiones, simplemente por lo siguiente: si se tomara un punto de
referencia fijo perteneciente a este espacio de 2 dimensiones, y a partir de él se
tomaran mediciones en 2 direcciones distintas, precisamente en 2 direcciones, por
ejemplo, norte-sur y este-oeste, entonces, cualquier punto o cualquier punto
perteneciente a cualquier objeto o cuerpo integrado en este espacio bidimensional,
podría ser descrito en cuanto a su posición o distancia respecto al punto de
referencia.
Así que si perteneciésemos en realidad sólo a un espacio de 2 dimensiones,
nosotros podríamos describirnos como conjuntos de puntos pertenecientes a este
espacio de 2 dimensiones, de manera análoga a como, en nuestra realidad
cotidiana, podemos describirnos como conjuntos de puntos de nuestro espacio de
3 dimensiones porque sabemos que, fuera de nuestro ejemplo, en verdad
pertenecemos a un espacio de 3 dimensiones, no de 2. En otras palabras, y
segundo, si nuestra existencia fuese propia de un espacio de 2 dimensiones (no
de un espacio de 3 dimensiones como realmente es), entonces no seríamos seres
voluminosos, sino que seríamos seres "planos y extensos", muy delgados o finos,
y como ocupando alguna región o trozo sólo del espacio de 2 dimensiones. Es
más: en la práctica, fuera del ejemplo, creemos estar realmente en un espacio de
3 dimensiones, y esto es lo que ven nuestros ojos (aunque diferenciemos muy
bien donde quedan el pasado, el presente y el futuro), así que nuestros ojos no
nos dicen nada de la existencia de una 4ª dimensión (aunque sí la podamos
razonar -el tiempo- y cuantificarla o medirla -con el reloj-). Por lo cual, si volvemos
al ejemplo e imaginamos que fuéramos seres propios de un espacio de 2
dimensiones, entonces, además de que seríamos planos y finos, nuestros ojos no
detectarían para nada ninguna 3ª dimensión. No viviríamos incómodos en el
espacio de 2 dimensiones, no nos daríamos cuenta.
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