Entre energía, masa y velocidad de la luz

La teoría de la relatividad, desarrollada por el físico alemán de origen judío, y nacionalizado estadounidense, Albert Einstein, considerado como el científico más importante del siglo XX, pretendía, originalmente, explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo, pero en su evolución, se convirtió en el argumento que permitió demostrar la unidad esencial de la materia y la energía, el espacio y el tiempo, y la equivalencia entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema. n

Einstein, determinó que para explicar la constancia de la velocidad de la luz, era necesario aceptar una serie de fenómenos inesperados. En primer lugar, que los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, mientras mayor fuese su velocidad, hasta llegar a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz. n

En segundo lugar, que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita; como tercera premisa, que el paso del tiempo, en un objeto en movimiento, era más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta detenerse; y finalmente, que la masa era equivalente a una cierta cantidad de energía, y viceversa. n

El concepto de la relatividad, se construyó en función a dos postulados que le antecedieron: la teoría de la relatividad especial y la de la relatividad general, ambas formuladas por Einstein a principios del siglo XX, con la intención de resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo. n

Teoría de la relatividad especial n

Publicada en el año1905, se dedica a explicar la física del desplazamiento de los cuerpos, en ausencia de fuerzas gravitatorias, planteando un postulado compatible con las ecuaciones de Maxwell acerca del electromagnetismo, así como una reformulación de las leyes del movimiento.
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Los postulados de la relatividad especial son dos: que todo movimiento es relativo a cualquier otra cosa y que la velocidad de la luz es siempre constante con respecto a cualquier observador. nDe sus premisas teóricas, obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron consecuencias importantes, e incluso algunas desconcertantes, como el aumento de la masa con la velocidad.

Uno de sus resultados más importantes fue la equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc u00b2, en la que u201cc u201d es la velocidad de la luz, y u201cE u201d representa la energía obtenible por un cuerpo de masa u201cm u201d cuando esta sea convertida en energía. nDicha equivalencia, entre masa y energía, fue demostrada en laboratorio en el año 1932, y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física, como la fisión nuclear y la fusión termonuclear, procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía. n

Teoría de la relatividad general n

Por otro lado, están los postulados publicados en 1915, se trata de una teoría de la gravedad que reemplaza a la newtoniana, aunque coincide numéricamente con ella, para campos gravitatorios débiles y"pequeñas" velocidades. n

La llamada teoría de la relatividad general se refiere al caso de movimientos que se producen con velocidad variable y tiene como base el principio de equivalencia, según el cual los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado. n

La revolucionaria hipótesis, planteada por Einstein, fue provocada por el hecho de que la teoría de la relatividad especial no concuerda con la teoría de la gravitación newtoniana, en la que se establece que, si la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, al moverse uno, tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar a la velocidad de la luz. n

Tras varios intentos fallidos de acomodar la interacción gravitatoria con la relatividad, Einstein sugirió que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de la masa. Otra sorprendente deducción de su teoría es el fenómeno de colapso gravitacional, que da origen a la creación de los agujeros negros.
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Curiosamente, no fue sino hasta el 7 de marzo de 2010, que la Academia Israelí de Ciencias, hizo público los manuscritos originales, en los que Einstein desarrolló sus teorías. Se trata de un documento de 46 páginas, con textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, donado, por el científico, a la Universidad Hebrea de Jerusalén, en 1925 con motivo de su inauguración. n

Albert Einstein n

Este hombre, considerado una de las mentes más brilantes del siglo XX, nació en Ulm, Alemania, en el seno de una familia judía. Sus padres eran Hermann Einstein y Pauline Koch. Desde muy pequeño, demostró cierta dificultad para expresarse, de hecho, comenzó a hablar a la edad de 3 años, por lo que aparentaba poseer algún retardo.

Cursó sus estudios primarios en una escuela católica, obteniendo calificaciones excelentes en las materias de ciencias naturales, hasta descubrir el álgebra, que se convertiría en una de sus pasiones. nSu tío, Jacob Einstein, un ingeniero con gran inventiva, fue su gran mentor, y con él se dedicó a construir aparatos y artilugios para el futuro, consolidando sus inquietudes científicas.

Se ganó la fama de mal estudiante, porque sólo le interesaban las matemáticas y la física, y a pesar de las dificultades, siguió con sus estudios, hasta que se graduó en 1900, como profesor de sus disciplinas favoritas. La tesis de su doctorado, titulada: u201cUna nueva determinación de las dimensiones moleculares u201d, fue el principio de un camino de éxitos.

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