TEORIA DE LA RELATIVIDAD.

La teoría de la relatividad o relatividad genera.,es una teoría del campo gravitatorio, y de los sistemas de referencia generales, publicada pror Alberto Einstein en 1915 y 1916. El nombre de la teoría se debe a que generaliza la llamada teoria especial de la relatividad y el principio de relatividad para un observador arbitrario. Los principios fundamentales introducidos en esta generalización son el principiode equivalencia, que describe la aceleración y la gravedad, como aspectos distintos de la misma relativida. la noción de la curvatura del espacio-tiempo y el principio de covariancia generalizado,que estableceque las leyes de la fisica deben tomar la misma forma en todos los marcos de referencia 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 teoria relativista del campo gravitatorio .De hecho, la teroria 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 .Einstein postuila que, en un punto concreto no se puede distinguir experimentalmente entre un cuerpó  acelerado uniformemente y un campo gravitatorio uniforme. La misma postula  que la presencia de masa o energía, curva el espacio-tiempo y esta curvatura afecta  la trayectoria de los cuerpos móviles e incluso la trayectoria de la luz. Ecuaciones de campo de Einstein ,estas ecuaciones forman el núcleo de la teoria específica de materia y energía determina la geometría del espacio-tiempo. Las ecuaciones de campo de Einstein son no lineales y muy difíciles de resolver. Einstein utilizó los métodos de aproximaciónen la elaboración de las predicciones iniciales de la teoria.Pero ya en 1916, el astrofísico Karl Schwarschield encontró la primera solución exacta no trivial de las acuaciones de campo de Einstein, la llamada materia de Schwarschield esta solución sentó las bases para la descripción, y los objetos que hoy conocemos como agujeros negros. En 1917, Einstein aplicó su teoria al universo en su conjunto, iniciado al campo de la cosmologia relativista. En línea con el pensamiento contemporaneo, en el que se suponia, que el universo era estatico agrego a sus ecuaciones una constante cosmológica para reproducir esa "observacion". En 1929 sin embargo, el trabajo, de Hubble y otros de mostraron que nuestro universo se esta´expandiendo,. Esto es fácilmente descrito por las soluciones encontradas por Friedman en 1922, para la expansión cosmológica, que no requieren de una constante cosmológica.Lemaitre utilizó estas soluciones para formular la primera versión de los modelos del Bib Bang en la que nuestro universo Ha evolucionado  desde un estado anterior extramadamente caliente y denso Einstein declaré más tarde que agregar esa constante cosmológica a sus ecuaciones fue el  mayor error de su vida .Einstein habia demostrado en 1915 como su teoria lo llama explicación el avance del perihelio anomalo del planeta Mercurio son ningún parámetro arbitrario .Los fisicos empezaron a comprender el concepto de agujero negro, y a identificar la manifestación de objetos astrofísicos como los cuásares .Cada vez más precisas, las pruebas de sistema solar confirmaron el poder predictivo de la teoria , y la cosmologia relativista, también devolvió subceptible a encontrar pruebas observacionales . Einstein resolvió este problema interpretando los fenómenos gravitatorios como simples alteraciones de la curvatura del espacio-tiempo producidas por la presencia de masas .De ello se deduce que el campo gravitatorio , al igual que el cxmpo electromagnetico, tiene una entidad física independiente y sus variaciones se transmiten a una velocidad se finita en forma de ondas gravitacionales .La presencia de masa,energía  o momentum en un determinada precisión de a variedad tetradimensional,provoca la alteración de los corrientes de la métrica .En esta visión,la gravitación solo sería una pseudo.fuerza centrífuga,efecto de haber escogido un sistema de referencia no inercial . 

PRINCIPIO DE EQUI VALENCIA DÉBIL. 

La formación débil se puede anunciar de la siguiente manera

"El  movimiento de cualquier partícula de prueba en caida libre ePo independiente de su cmparación y estructura"

Este principio se remonta al libro de Galieo Galilei narra que después de realizar varios experimentos con diferentes tipos de materiales, llega a la conclusión de qeu en un medio sin resistencia  todos las cuerpos caen con la misma aceleración. 

"La carga gravitatoria de un cuerpo es equivalente a la masa inercial del mismo"

En principio de equivalencia de Einstein .La formulación de Einstein se obtiene al incorporar la relatividad expecial al principio de equivalencia de cantidad El principio aforma que Un sisterma inmerso en un campo vibrratorio es puntualmente indistinguible de un sistema de referencia no inercial alelerado a) Un observador externo ve una esfera lanzada hosirontalmente que se mueve en linea directa.. Por ejemplo,si caemos tras una piedra desde un acantilado, la veremos descender con velocidad constante exactamente igual que si no existiera el campo gravitatorio qe nos hace caer. Lo mismo les ocurre a los astronautas en torno a su nave,donde se parece que todo flota como sino cayera hacia la tierra siguiendo su orbita.,Aunque la mecanica clásica tiene en cuenta la aceleración madida por un observador en reposo respecto al campo gravitarorio (por ejemplo,un astronomo) el principio de equivalencia, contrairamente ,toma en consideración la aceleración experimentada por un observador situado en el  sistema en cuestión  cualquier cuerpo que se mueve sin restricciones por un campo gravitatorio puede ser considerado como un sistema inercial en el caso de los planetas que orbitan en torno del sol y de los satélites que orbitan alrededor de los primeros los habitantes de la tierra no llegan a percibir si nos estamos acercando o alejando del siol,ni si nos encontramos en el afelio o en el perihelio,a pesar de las enormes diferentencias de la gravedad solar . Sin embargo,la teoria de la relatividad considerar que los efectos gravitatorios no son creados por fuerza algun sino que encuentran su causa en la curvatura del espacio-ytienmpo generada por la presencia de materia., Por ello, un cuerpo en caida libre es un sistema (localmennte) inercial, ya  que no está sometido a ninguna fuerza<(porque la gravedad tiene ese carácter en relatividad general) Un observador situado en un sistema inercial  ( como una nave en órbita) No experimenta ninguna aceleración y es incapaz de discernir si esta atrevasando o no, un campo gravitatorio ,como consecuencia de ello, las leyes de la fisica se comportan como si no existiera curvatura gravitatoria alguna.,la gravedad se comvierta en virtud del principio de equivalencia en una fuerza aparente,como la fuerza centrifuga y la fuerza de coriolis , en estos dos últimos supuestos su aparición es debida a la elección de un marco de referencia acelerado ( un observador situado en la superficie de una esfera en rotación) en el caso de la gravedad, unicamente percibimos la fuerza aparente gravitatoria cuando escogemos un sistema de referencia no inercial ( en reposo  sobre la  superficie terrrestre) pero no cuando nos situamos en otro que si lo es( un cuerpo en caida libre) . 

LA CURVATURA DEL ESPACIO-TIEMPO. 

La aceptación del prinicpio de equivalencia por Albert Einstein le llevó a un descubrimiento ulterior: la contracción o curvatura del tiempo como consecuencia de la presencia de un campo gravitatorio. Del que se deduce que cerca de un cuerpo masivo el tiempo se relentiza. 

En una singularidad espacio-tiempo (como las que existen en el interior de los agujeross negros ) la densidad de masa.materia y el campo gravitatorio tienden al infinito, lo que provoca la congelación del tiempo y por lo tanto la eliminación de todo tipo de procesos dinámicos. La contracción del tiempo debido a la presencia de un campo gravitatorio fue confirmada experimentalmente en el año 1959 por el experimento Pound. Rebraiinider, llevado a cabo en la universidad de Harvard, Se colocaon detectores electromagnéticos a una cierta altura y se procedió a emitir radiación desde el suelo. Todas las mediciones que se realizaron confirmaron que los fotones habian experimentado un corrimiento hacia el rojo durante su ascenso a través del campo gravitatorio terrrestre,. Hou en dia el fenómeno de la contraccion del tiempo tiene cierta importancia en el marco del servicio localizador GPS cuyas exigencias de exactitud requieren de una precisión extrema basta con que se produsca un retraso de 0,004 microsegundos en la señal para que se produzca un error de posicionamiento de unos diez metros.De ahi que las ecuaciones de Einstein hayan de ser tenidas en cuenta al calcular la situación exacta de un determinado objeto sobre la superficie terrestre .En la relatividad general fenómeno que la mecánica clásica atribuye a la accion de la fuerza de gravedad, tales como una caida libre , la orbita de un planeta a la trayectoria de una nave espacial, son interpretados como efectos geométricos del movimiento en un esapcio tiempo curvado  Finalmente,podemos hacer referencia a la desviación de los rayos de la luz como consecuencia de la presencia de un cuerpo masivo, fenómeno que da lugar a efectos ´ópticos como las lentes gravitatacionales o los anillos de Einstein .Respecto a la variación del tiempo, hoy dos razones por las que se dilata el teimpo.  Por moverse a velocidades cercanas a la de la luz   Y por ecnontrarse cerca de cuerpos masivos.. En el caso de 2  personas que se mueven a la velocidad de la luz una respecto a la otra.

En la relatividad especial la dilatación del tiempo es recíproca vista como desrelojes que se mueven uno con respeto al otro,será el reloj de la otra parte aquel en el que el tiempo dilata (suponiendoque el movimiento relativo de ambas partes es uniforme lo que significa que ninguno se acelera respecto al otro durante las observaciones ) En el caso de 2 personas, una en un cuerpo con mucha gravedad y otra en un cuerpo con baja gravedad. En contraste,la dilatación gravitacional del tiempo (como es considerada en la relatividad general) no es reciproca : un observador en lo alto de una torre observará que los relojes del suelo marcan el tiempo mas lentamente....y los observadores del suelo estarán de acuerdo de esta manera la dilactación gravitacional del tiermpo es común para todos los observadroes estacinales independientemente de su actitud lo que nos interesa ahora es como varía el tiempo,depéndiendo de la masa de los objetos y por que ,este fenomeno decimos que  curva elespacio tiempo y aqui es desde comienzan a luchar nuestras "construcciones mentales" porque  "el teimpo no es constante"nio transcurre igual en todos lados dependen igual en todos lados deopende del lugar ddonde me encuentre .Esta idea si bien la podemos  racionalizar, es dificil de aceptar y de manejar  La dilatación gravitacional la dilactación gravitoacional del tiempo se manifiesta en marcos de referencia acelerados o en virtud del principio de equivalencia en el campo gravitacional en el  campo gravitacional de objetos masivos"en terminos más simples ,los relojes que se encuentran lejos de cuerpos masivos (o en potenciales gravitacionales más altos) van mas rapidao y los que estan cercanos de los cuerpos masivos ( o en potenciales gravitacionales mas bajos) van mas despacio ,respecto a un observador situaado lejos de la fuente del campo gravitacional En otras palabras mientras mayor masa, el tiempo es más lento, y eso curva el espacio no porque lo curva realmente,es que el tiempo oesta más dilatado cerca de las cosas con masa y más contraido en el espacio vacio. EJEMPLO  1 Si hablamos de la paradoja de los gemelos,suponiendo que viajo a una velocidad baja al espaci,el que vive en la tierra estaria joven y el que vive en el espacio lejos de cualquier masa de gran tamaño, al regresar seria mpás viejo. 

EJEMPLO 2  imaginemos un  hombre  )A)en el horizonte de sucesos de un agujero negro(porque antes de entrar en el agujero) donde la puerta gravitacional es altísima. para el hombre (A) ,solo llegaria al borde  y seria  inmediatamente succionado,para otra  persona  (B) que lo ve desde muy lejos,el hombre (A) está allí, en el borde pero nunca entra, o demora muchíisimo tiempo en entrar. si los dos miran, sus relojes, un minuto dura un minuto, y es todo normal,. Pero para el (B) que está lejos del campo gravitacional el tiempo transcurre "contraido" pasa más tiempo  Para el (A) que está cerca el una gran masa.energia, el tiempo es más "dilatado" le cuesta pasar como si cada minuto puese mucho más lento de terminar. 

CURVATURA DEL ESPACIO-TIEMPO.

Imaginemos una sola dimensión espacial  y temporal, si dejamos una pelota (roja) quieta en un lugar, solo se moverá en el tiempo Si le damos una velocidad a una pelota (verde) esta se moverá en línea recta y trazará una diagonal en nuestro clásico espacio-tiempo Pero si agregamos la masa distorsiona el tiempo .A mayor masa  más distorsión, al incorporar la gravedad, las líneas siguientes siendo rectas,pero el espacio tiempo esta curvado. entonces desde nuestra perspectiva si la gráfica la enderezamos,pues nosotros no percibimos esta distorsión del tiempo,nos damos cuenta que: son las trayectorias que apaercen curvadass la pelota que no se movia (roja) en presencia de la gravedad,parece caer.La pelota con velocidad uniforme, sube desacelera y luego baja,para comprender, cuando un cuerpo orbita a otro, utilizo la semejanza con las ruedas de un auto que al doblar,unas recorren más distancias que las ruedas de un auto,que al doblar, unas recorren más distancias que las otras. Imaginemos un auto que va por el espacio en lineas recta,y a la su derecha se encuentran muy poco  mientras tatno para las ruedas izquierdas,como están más alejadas del planeta,elt tiempo que mucho masz y debieron avanzar mucho más. Supuestamente se manejaba en linea recta pero si avanzo más con la izquierda que con la derechc, termino haciendo un círculo, orbitando el planeta,siI se modifica el  tiempo, recorre el espacio en diferencia forma y eso es la curvatura del  espacio.-tiempo lo dificil de entender es quie no puedo medir 5 minutos en la tierra y medir 5 minutos en el espacio, alejado de la masa de la tierra, y en los dos casos sentir que durante lo mismo y en la realidad no es asi. ,.Recorriendo la pelicula "interestelar" que según muchos fisicos usa correctamente el concepto de espacio.tiempo  en una parte de la pelicula 2 astronautas descienden a un planeta con mucha gravedad y un tercer astronauta los espera. orbitando al planeta casi orbita para ellos pasaron solo unas horas, peropara el tercer astronauta que estaba orbitando, transcurrieron meses.Esta variación del tiempono es solo teórica, se ha comprobado varias veces con relojes muy precisos y es por eso. que debe corregirse la hora en los satélites ,para quitar este desfasasje, Recordemos que moverse a altas velocidades produce el efecto contrario (paradoja inicial de los gemelos) en la gráfica se muestran las variaciones del tiempo dependiendo de la velocidad del satelite y de la distancia a la tierra segun la situacion se atrasa o adelanta  el tiempo.realicemos un experimento para demostrar la dilatación en el tiempo respecto a la gravedad. se sincronizan 2 relojes de gran precisión, uno se aleja de la tierra, y luego de unas semanas,se trae de regreso a la tierra. Al comparar los relojes 5 'Cual será el resultado que  comprueba esta teoria? Aeeptar que el tiempo no es constante y que la gravedad no es una fuerza es un golpe bastante duro para nosotros que nos machacaron tanto la fisica newtoniana  Es luchar  contra nuestras creencias,pero también es avanzar un paso hacia la luz,como en el "mito de la caverna" que nos enseñó el profesor Antolin también creo que es hora de incorporar un poco de estos conocimientos.s nuestras clases, dado que seguimos considerando a la fisica newtoniana (de 1720) como la fisica a enseñar y la de la fisica a enseñar y la de Einstein (1950) como solo una curiosidad