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Hola, compañeros.

El Viernes 23 de Febrero de 2018 tuvimos una estupendísma charla de nuestro compañero socio Santiago Ferrer. El motivo de la charla era acercarnos los conceptos básicos de la Relatividad de Einstein. Santiago conjuga amenidad con rigor. Es un buen orador, y pasamos un rato genial con él.

Ahí va una foto de Santiago preparando la charla.

Para empezar el resumen, destacar que la palabra «relatividad» proviene de Max Planck, y no de Einstein.

Santiago dedicó la primera media hora de conferencia, a charlar sobre algunos de los científicos que precedieron a Einstein, y que se ocuparon de los mismos problemas con soluciones distintas.

El primer científico recordado fue Galileo.

El siguiente fue Newton. Newton se equivocó al pensar que el espacio es infinito, y el tiempo eterno.

Después, Santiago se ocupó de Laplace. Éste fue ministro de Napoleón. Su doctrina científica fue el «determinismo». Según esa doctrina, conociendo lo que hay hoy, y las leyes que rigen el Universo, podemos saber qué va a pasar. Y podemos saber también sobre el pasado, es decir, qué ocurrió. Esas ideas han sido superadas en nuestra época por la Física Cuántica.

Llegamos a Ole C. Roemer (1644-1710). Su aportación fue averiguar que la velocidad de la luz no es infinita. Obtuvo un resultado de 214.000 Km/s. No es correcto, pero su aportación fue importante.

Pasamos a Maxwell. Éste creó un cuerpo matemático para la leyes que rigen el eletromagnetismo. Ideó un sistema de cuatro fórmulas. Recurrió a la velocidad de la luz como una constante.

Maxwell también ideó el concepto de «éter». Éste sería un medio donde se pudiera transmitir la luz. Si la luz es una onda se ha de transmitir a través de algo. El éter sería un sistema de referencia privilegiado.

Sus fórmulas explicaban toda la electricidad y el magnetismo.

La idea de éter tenía inconvenientes. Aquí llegamos al experimento de Michelson- Morley sobre el éter. Usaron para ello un aparato conocido como «interferómetro». Se coge un rayo de luz que va en la dirección de movimiento de la Tierra. Y otro rayo de luz perpendicular al anterior. El que va en la dirección de movimiento de la Tierra se opondría al «viento de éter», y, por tanto, tendría que moverse a menor velocidad. Pero encontraron que la luz no cambia de velocidad tanto si va a favor como si va en contra del éter. Así pues, la luz no necesita ningún éter.

Llegamos a Lorentz. Fue un gran matemático, y profesor de Einstein. Sabemos que la velocidad de la luz es constante. Lorentz hizo una transformación, esto es, un cambio de sistema de referencia. Espacio y tiempo varían con el movimiento. Si desde la Tierra vemos alejarse a velocidad cercana a la de la luz a una nave estelar, podremos ver que su longitud se reduce. Cuidado, los pasajeros de la nave no se sienten más cortos. Simplemente, desde la Tierra vemos que la nave se encoge.

También, el tiempo de una nave en velocidades cercanas a las de la luz , se hace más lento.

Abajo, unas tomasa de Santiago y del público.

En 1905, Einstein publicó su famoso artículo «Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento». En él se ocupa de la llamada «Relatividad Especial». Se llama así porque está basada en un espacio teórico. En sus primeros trabajos, Einstein usa el espacio plano. Abajo, en el recuadro de la foto se pueden ver las dos leyes más importantes de la Relatividad especial.

También dio cabida a su fórmula: E=mc2. Energía y masa son equivalentes. Recordemos que la masa es la fuerza que se opone a un cambio de inercia (se opone al movimiento o al frenado)

Así la materia puede transformarse en energía, como ocurre en el núcleo del Sol.

Pasemos a hablar de Minkowski (1864-1909). Creó el concepto de espacio-tiempo. Cada sistema de referencia tiene su espacio y su tiempo. Para ubicar un punto en el Universo hay que usar tres longitudes y el tiempo. Nuestro científico habla de sucesos que están localizados en el espacio y en el tiempo. Minkowski desarrolló las matemáticas del espacio-tiempo. Hizo una geometrización de la Relatividad. Einstein recogió las ideas de Minkowski.

Y llegamos a la presentación de la Relatividad General en 1915 por parte de Einstein. Los sistemas inerciales de los que se ocupaba la Relatividad especial no existen en la práctica. Para hacer una teoría potente hay que contar con la gravedad. Dos fuerzas, la interacción fuerte y la débil solo afectan a partículas elementales. La interacción gravitatoria y la electromagnética llegan más lejos.

Tenemos el principio de equivalencia que  nos dice que gravedad e inercia son equivalentes.

Según Einstein, la gravedad genera una deformación del espacio-tiempo. El espacio-tiempo lo sentimos pero no lo vemos. El espacio-tiempo está pegado a la materia, y ésta lo deforma generando curvatura. La distancia más corta en una superficie curva es una geodésica. Si el espacio se hace curvo, los cálculos cambian. El tiempo también se deforma con la gravedad.

Si hablamos de tiempo, hablamos de medir tiempo. Ha sido un interés de la humanidad desde hace siglos. Ya en la antigüedad se usaba la clepsidra. Hoy en día, usamos relojes atómicos. Se basan en la emisión de partículas de un isótopo del Cesio. Permite cálculos de millonésimas de segundo. Nuestros satélites hacen ajustes gravitatorios con diferencias de 38.500 nanosegundos.

Luego, Santiago nos habló de sistemas planos y sistemas curvos. El sistema plano es un sistema euclídeo, con la Tierra plana. Pero también están los sistemas curvos. Se deben a las matemáticas desarrolladas por Gauss, Riemann y Lobachovski. Hay dos tipos de sistemas curvos: 1. Elípticos/ 2. Hiperbólicos.

La Relatividad es una teoría potente que ha resistido todo tipo de pruebas experimentales. Y predijo cosas que luego se han encontrado como coherentes con las observaciones. Algunas predicciones de la Relatividad son :

1. Desviación de la luz de 1,75º. Eso lo genera la deformación del espacio-tiempo del Sol.

2. Precesión de Mercurio. Medida con la física de Newton no cuadraba. Pero la aplicación de las fórmulas de Einstein permite medirla.

3. Puente Einstein-Rosen o agujero de gusano.

4. Ondas gravitacionales.

También, hay aspectos de la Relatividad que se pueden revisar. Por ejemplo:

1. Singularidades. Son puntos del Universo donde no pueden aplicarse las fórmulas de Einstein.
2. Incertidumbre cuántica. Puede haber varios finales. A Einstein no le gustaba.

Y, con esto, terminamos la charla. Aplaudimos al conferenciante.

Texto y fotos cortesía www.posete.org