Esta desviación no sería posible en la teoría de Newton, pues al no tener masa, la luz no podría ser atraída gravitacionalmente. Sin embargo, según Einstein, la luz se mueve en el espacio siguiendo la geometría. Si la geometría del espacio está curvada por la presencia de un cuerpo celeste, la luz no debería propagarse de forma rectilínea. La desviación de un rayo de luz al pasar cerca del Sol fue comprobada en 1919 durante un eclipse, lo que marcó el comienzo de la fama de Einstein y de sus ideas.
La relatividad general permitió además hacer otras predicciones de gran exactitud, como la forma de la órbita de Mercurio, que es inexplicable usando sólo las leyes de Newton. Desde entonces esta teoría de Einstein ha permitido descubrir fenómenos aún más asombrosos, como los agujeros negros, la expansión del universo y el Big-Bang. A fines del siglo XVI, Galileo Galilei observó que bajo la acción de la gravedad todos los cuerpos que inician el movimiento de la misma manera caen o siguen las mismas trayectorias, sin importar si son más livianos o más pesados. En el siglo siguiente, Isaac Newton presentó su ley de gravitación universal que dice que todos los cuerpos en el universo se atraen con una fuerza que es proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. Una consecuencia de esta ley es también el hecho de que el movimiento gravitatorio resultante no depende del peso del cuerpo. Inspirado por la observación de Galileo y por el carácter universal del movimiento gravitatorio, Einstein pensó que la gravitación podía entenderse mejor como un fenómeno geométrico, como una propiedad del espacio mismo. En lugar de ver la gravedad como una fuerza de atracción, se la puede entender como consecuencia de la curvatura del espacio, generada por la presencia de materia o energía. Einstein expresó matemáticamente estas ideas en su famosa teoría de la relatividad general. La ecuación de Einstein relaciona la geometría del espacio-tiempo con la materia y la energía presentes en el universo.Una nube de gas forma un disco alrededor de un agujero negro, emitiendo gran cantidad de radiación. Ésta es producida por la fuerte aceleración a la que se somete el gas justo antes de desaparecer succionado hacia el centro del agujero. Un chorro de gas y radiación es despedido a lo largo del eje de rotación.
Relatividad especial
La teoría de la relatividad especial, también
llamada teoría de la relatividad restringida, fue publicada por Albert
Einstein en 1905 y describe la física del movimiento en el marco
de un espacio-tiempo plano. Esta teoría 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 Poincaré 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 adecuada 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
Minkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politécnica de Zürich; acuñó el
término "espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la forma
matemática adecuada.nota 1 El espacio-tiempo de Minkowski es una variedadtetradimensional 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 universo (Weltlinie),
una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las
tres dimensiones espaciales y el tiempo . 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 de covariancia 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.
Einstein expresó el propósito de la teoría de
la relatividad general para aplicar plenamente el programa de Ernst Mach de
la relativización de todos los efectos de inercia, incluso añadiendo la
llamada constante cosmológica a sus ecuaciones de campo 4 para
este propósito. Este punto de contacto real de la influencia de Ernst Mach fue
claramente identificado en 1918, cuando Einstein distingue lo que él bautizó
como el principio de Mach (los efectos inerciales se derivan de la
interacción de los cuerpos) del principio de la relatividad general, que se
interpreta ahora como el principio de covarianza general.
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