Teoría de la Relatividad

Teoría de la Relatividad

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Teoría de la Relatividad - Una Breve Historia
La Teoría de la Relatividad, propuesta por el físico judío Albert Einstein (1879-1955) en la primera parte del siglo XX, es uno de los avances científicos más significativos de nuestro tiempo. Aunque el concepto de la relatividad no fue introducido por Einstein, su mayor contribución fue el reconocimiento de que la velocidad de la luz en un vacío es constante y un límite físico absoluto para el movimiento. Esto no tiene un gran impacto sobre la vida cotidiana de una persona, ya que viajamos a velocidades mucho menores que la velocidad de la luz. Para objetos viajando casi a la velocidad de la luz, sin embargo, la teoría de la relatividad establece que los objetos se moverán más despacio y se acortarán en longitud desde el punto de vista de un observador en la Tierra. Einstein también infirió su famosa ecuación: E = mc2, la cual revela la equivalencia de la masa y la energía.

Cuando Einstein aplicó su teoría a los campos gravitacionales, infirió el "continuum de la curvatura de espacio-tiempo" el cual describe las dimensiones de espacio y tiempo como una superficie de dos dimensiones donde objetos sólidos crean valles y descensos en la superficie. Este aspecto de la relatividad explicó el fenómeno de curvatura de la luz alrededor del sol, predijo agujeros negros, así como también la Radiación de Fondo de Microondas Cósmica (CMB, Cosmic Microwave Background Radiation) -- un descubrimiento que le deja anomalías fundamentales a la hipótesis clásica de Estado Estacionario. Por su trabajo sobre la relatividad, el efecto fotoeléctrico, y la radiación de los cuerpos negros, Einstein recibió el Premio Nobel en 1921.

Teoría de la Relatividad - Las Bases
Los físicos usualmente dicotomizan la Teoría de la Relatividad en dos partes.

  • La primera es la Teoría Especial de la Relatividad, la cual esencialmente trata la pregunta de si la inercia y el movimiento son relativos o absolutos, y las consecuencias de la conjetura de Einstein de que son relativas.

  • La segunda es la Teoría General de la Relatividad, la cual principalmente aplica a las partículas a medida que se aceleran, debido particularmente a la gravitación, y actúa como una revisión radical de la teoría de Newton, prediciendo nuevos resultados importantes para cuerpos a gran velocidad y/o muy voluminosos. La Teoría General de la Relatividad reproduce correctamente todas las predicciones validadas en la teoría de Newton, pero amplía nuestro entendimiento de algunos de los principios claves. La física newtoniana había teorizado previamente que la gravedad operaba a través de espacio vacío, pero la teoría carecía de poder explicativo en lo referente a cómo la distancia y la masa de un objeto dado podían ser transmitidas a través del espacio. La relatividad general resuelve esta paradoja, porque muestra que los objetos continúan moviéndose en una línea recta en el espacio-tiempo, pero nosotros observamos el movimiento como aceleración debido a la naturaleza curva del espacio-tiempo.
En años recientes, las teorías de Einstein, de la relatividad especial y de la general, han sido confirmadas como acertadas a un muy alto grado, y los datos demuestran que corroboran muchas predicciones claves. Siendo la más famosa el eclipse solar de 1919, el cual dio testimonio de que la luz de las estrellas es ciertamente desviada por el sol cuando la luz pasa cerca del sol en su camino a la tierra. El eclipse total del sol permitió a los astrónomos -- por primera vez -- analizar la luz de las estrellas cerca del borde del sol, lo que previamente había sido inaccesible para los observadores, debido al intenso brillo del sol. También predijo la velocidad a la que dos estrellas neutrones, orbitándose una a la otra, se moverán una hacia la otra. Cuando este fenómeno fue documentado por primera vez, la relatividad general comprobó ser exacta con una precisión mayor a una billonésima de un porciento, convirtiéndola así en uno de los principios mejor verificados de toda la física.

Al aplicar el principio de la relatividad general a nuestro cosmos revela que no está estático. Edwin Hubble (1889-1953) demostró en 1928 que el universo se está expandiendo, demostrando más allá de la duda razonable que el universo comenzó a existir en un tiempo finito. La interpretación contemporánea más común de esta explicación es que éste empezó a existir a partir del Big Bang, hace unos 13.7 billones de años. Sin embargo, este no es el único modelo cosmológico plausible que existe en los ámbitos académicos, y muchos físicos creacionistas, tales como Russell Humphreys y John Hartnett, han ideado modelos que operan en un marco bíblico, los cuales --hasta la fecha -- han soportado el examen crítico de los oponentes más vehementes.

Teoría de la Relatividad - Un Testamento de la Creación
Utilizando la expansión cósmica observada conjuntamente con la teoría general de la relatividad, podemos inferir de los datos que mientras más uno retrocede en el tiempo, el universo debería disminuir en tamaño de una manera correspondiente. Sin embargo, esto no puede ser extrapolado indefinidamente. La expansión del universo nos ayuda a apreciar la dirección en la cual el tiempo fluye. A esto se le llama la flecha cosmológica del tiempo, e implica que el futuro es -- por definición -- la dirección hacia la cual el universo aumenta de tamaño. La expansión del universo también da lugar a la segunda ley de la termodinámica, la cual establece que la entropía total (o desorden) en el universo, sólo puede aumentar con el tiempo, porque la cantidad de energía disponible para funcionar se deteriora con el tiempo. Por lo tanto, si el universo fuera eterno la cantidad de energía disponible utilizable para funcionar ya se habría agotado. De allí se concluye que en un punto el valor de la entropía fue de 0 absoluto (el estado más ordenado en el momento de la creación) y la entropía ha ido en aumento desde entonces -- esto es, en un punto el universo estaba completamente "cargado" y ha estado descargándose desde entonces. Esto tiene implicaciones teológicas profundas, porque demuestra que el tiempo mismo es necesariamente finito. Si el universo fuese eterno, la energía termal en el universo habría sido distribuida uniformemente en todo el cosmos, dejando cada región del cosmos a una temperatura uniforme (a muy cerca del 0 absoluto), haciendo imposible todo funcionamiento.

La Teoría General de la Relatividad demuestra que el tiempo está ligado, o relacionado, a la materia y al espacio, y por esto las dimensiones del tiempo, del espacio, y de la materia, constituyen lo que podríamos llamar un continuum. Ellos deben haber empezado a existir en el mismo instante preciso. El tiempo por sí mismo no puede existir en la ausencia de la materia y del espacio. De esto podemos inferir que la primera causa no-causada debe existir fuera de las cuatro dimensiones del espacio y tiempo, y poseer cualidades inteligentes, personales y eternas, para poseer las habilidades de crear intencionalmente el espacio, la materia, y ciertamente, hasta el tiempo mismo.

Adicionalmente, la misma naturaleza física del tiempo y del espacio también sugiere un Creador, porque el infinito y la eternidad deben necesariamente existir desde una perspectiva lógica. La existencia del tiempo implica eternidad (aunque el tiempo tiene un principio y un fin), y la existencia del espacio implica infinito. Los conceptos mismos de infinito y eternidad infieren un Creador, debido a que encuentran su propio estado de existencia en Dios, quien trasciende a ambos y simplemente es.

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