Las dos teorías de Albert Einstein, la relatividad Especial y General, en la Física Moderna

 




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Teoría de la Relatividad, Elementos y Crítica

LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
ELEMENTOS Y KRÍTICA

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Revisión de los conceptos de luz, energía, gravedad, espacio y tiempo
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Índice
  1. Teoría de la Relatividad

  2. Relatividad Especial

  3. Relatividad General de Albert Einstein

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Libros de física relativista. Relatividad General, Elementos y Crítica.

 
 

II.d.4. La naturaleza de la luz

Una curiosidad importante es la no comprensión de la naturaleza de la luz, ya que no se explica por qué la velocidad de la luz es máxima. Cuando salió la Teoría de la Relatividad podía tener sentido por la poca experiencia de la época, pero después de tantos años el seguir sin explicarse ni por la Mecánica Cuática ni por la Relatividad resulta extraño y muestra que la naturaleza de la luz sigue sin comprenderse.

Por un lado, la Teoría de la Relatividad por ser una teoría abstracta y matemática y, por otro, la Mecánica Cuántica por haber renunciado, en principio, a explicar lo que ocurre en el interior de los márgenes del principio de incertidumbre o de indeterminación de Heisenberg.

En los siguientes puntos se tratan temas sobre la naturaleza de la luz y su carácter inercial en el sentido de tendencia a mantener alguna característica:

  • La masa y la energía electromagnética.

    Una discusión que todavía se mantiene sobre la naturaleza de la luz es si tiene masa o no. No es fácil saber o entender la postura ortodoxa al respecto, puesto que si la energía electromagnética es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado parece que debiera tenerla.

    Además el propio concepto de energía involucra a la masa, a la aceleración (tiempo) y a la distancia recorrida como dimensiones o unidades independientes en su definición. Sin duda se trata de un problema en las convenciones y definiciones utilizadas; algo no acaba de cuadrar como todo el mundo reconoce.

    Por otra parte, si se construyen relojes atómicos con átomos que se ralentizan mediante rayos láser por la transmisión del momento de inercia parece que dichos rayos debieran tener masa.

    En el libro en línea de la Teoría de la Equivalencia Global se profundiza sobre el tema de la masa de la energía electromagnética.

  • Velocidad de la luz aditiva respecto a su sistema de referencia natural.

    El comportamiento de la luz es inercial especial cuando se analiza desde un punto exterior a su sistema natural de referencia o sistema de referencia privilegiado, que normalmente para nosotros es la Tierra.

    Al ser los humanos un poco tierra-céntricos, y efectuar todos los experimentos iniciales en la Tierra se generaliza la idea de que la naturaleza de la luz no es inercial. Inercial en el sentido de que la velocidad de la luz incorpore la velocidad vectorial de la fuente.

    Por eso digo inercial especial, porque la velocidad de la luz es aditiva únicamente medida desde el exterior, porque en el interior de su sistema natural de referencia siempre es la misma. Para entender lo que quiero decir o para explicarme mejor, la luz se comporta en la Tierra como el arrastrarse de una serpiente en un vagón de un tren o en la arena del suelo: ¡Con velocidad igual en todas las direcciones!

    La serpiente del vagón solamente va más rápida en una dirección que en otra cuando se mide la velocidad desde el suelo, ¡u otro planeta!

    La NASA tiene previsto el experimento LISA para detectar las ondas gravitacionales en el espacio para 2010. Pra ello enviará al espacio 3 naves espaciales para realizar un experimento de interferometría similar al de Michelson-Morley. Creo que dicho experimento confirmará este apartado plenamente, acabando por lo tanto con la Teoría de la Relatividad.

    El citado experimento es uno de los que permite decir que la Teoría de la Equivalencia Global es una teoría científica ya que propone la verificación experimental de sus afirmaciones. En el libro en línea de experimentos de física se detalla el experimento Lejano Michelson-Morley.

  • Naturaleza de la luz aditiva en términos de energía

    Por otra parte, la no transmisión de la inercia de la fuente, en el sentido de velocidad no aditiva en un tren, barco o avión, es diferente a que la naturaleza de la luz sea inercial desde un punto de vista de su causa, mecanismo de inicio o disparo; es decir, inercial desde la óptica de incorporación y transmisión de la energía

    Dicha transmisión de la energía cinética tampoco está relacionada con el tiempo sino con la propia naturaleza de la luz.

    En otras palabras, la velocidad de la luz no es aditiva porque la diferencia de energía cinética de la fuente la recoge en forma de energía electromagnética, que no afecta a la velocidad lineal por sus características esenciales, como se explica en detalle en el libro de la Mecánica Global.

    La absorción de energía cinética compensa exactamente la diferencia de velocidad inicial porque, en definitiva, esa diferencia de velocidad supone la misma diferencia de energía cinética.

    En este juego inercial-energético obviamente el vector angular no se conserva al no existir en la definición de energía.

    Como ejemplo explicativo podemos usar la velocidad de las chinas (piedras pequeñitas) o bolas disparadas por un tira-chinas (también llamado tirador) montado en un tren. De la misma manera, el ejemplo sería valido si fuese un tira-pelotas.

     

      La naturaleza de la luz

     

    Normalmente, la velocidad de la bola será aditiva pues será igual a la suma de la velocidad del tren más la resultante del impulso proporcionado por el tira-chinas una vez tensado del todo.

    Sin embargo si suponemos que el tira-chinas no se suelta cuando está tensado del todo sino cuando la suma de la energía cinética de la bola debida a la velocidad del tren más la del mecanismo de tensado es igual a la energía de tensado en reposo, entonces la bola saldrá disparada siempre a la misma velocidad con independencia de la velocidad del tren, incluso si está parado.

    Esta explicación de la naturaleza de la luz desde el punto de vista de su energía no aparece en los libros de nociones elementales de la Teoría de la Relatividad, me imagino que será por seguir un razonamiento histórico dado que en esa época lo debían de desconocer o por la costumbre de no explicar las posibles razones físicas de las ecuaciones matemáticas.

    Otro detalle interesante es que la energía electromagnética, al contrario que las bolas del disparo del tira-chinas, no tiene por qué producirse en la misma dirección y sentido que el movimiento del tren. Perfectamente, se puede dar el caso de salir en sentido contrario pero siempre saldrá a la misma velocidad con independencia de la velocidad del tren.

    Hay que apreciar el interés por encontrar un modelo de la naturaleza de la luz que fuera compatible con los nuevos conocimientos sobre su comportamiento, se trataba de explicar a toda costa algo que no se entendía bien. Digo a toda costa, porque lo importante era encontrar un modelo de la naturaleza de la luz que permitiese a la ciencia seguir avanzado porque se encontraba atascada.

    Me imagino que en los intentos por encontrar ese nuevo modelo se seguían mezclando los diferentes tipos de posibles comportamientos de la luz, velocidad no aditiva pero adición en cuanto a la dirección del movimiento, como en el ejemplo o experimento mental del espejo espacial.

    En el libro online de la Teoría de la Equivalencia Global se analiza la velocidad de la luz desde diferentes perspectivas.

  • La sensibilidad del tira-chinas.

    Siguiendo con la metáfora del tira-chinas, si introducimos el tema del movimiento relativo respecto a varios sistemas de referencia nos damos cuenta que, de acuerdo con la Relatividad Especial, la tensión del tira-chinas variará con cada sistema de referencia escogido.

    Indiscutiblemente, la sensibilidad del tira-chinas no puede depender de nuestros juegos matemáticos, luego algo falla en el modelo. Y si lo único que cambia es el sistema de unidades, pues sería mejor diseñar un sistema de unidades algo más estable, sobre todo teniendo en cuenta que se conocen las reglas para poder hacerlo.

    Pese a ello, muchos experimentos a menudo funcionan adecuadamente por otra casualidad, el sistema en reposo elegido coincide con el verdadero o privilegiado sistema de referencia energético de la luz en el contexto espacial del experimento: la Tierra.

    El sistema de acumulación de energía cinética materializado en un incremento de masa opera respecto del campo gravitatorio en el que se mueve el objeto. En nuestro caso, en la Tierra, el campo gravitatorio dominante claramente es el de la propia Tierra. Sobra decir que en el contexto de estos experimentos coexiste con la coincidencia cuantitativa mencionada entre masa relativista y el incremento real de masa por la acumulación de la energía cinética.

    En todos los experimentos que se produzcan estas casualidades, que son muchos porque somos humanos y vivimos en la Tierra, se confirmará falsamente la Relatividad Especial.

     


Masa y energía o trabajo   Curiosidades matemáticas

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Mª José T. Molina
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