La nueva Física

ALBERT EINSTEIN (1879-1955)

TEORÍA DEL CAMPO UNIFICADO: Serie de ecuaciones que exponen las leyes físicas que gobiernan las dos fuerzas fundamentales del universo: 

• Gravitación
• Electromagnetismo.

La ‘teoría del campo unificado’ surgió como resultado de una serie de investigaciones realizadas a lo largo de los 50 años anteriores. Las sintetizaremos brevemente:

• Siglo XIX: OERSTED y FARADAY → Relaciones entre electricidad y magnetismo → Campo electromagnético (electricidad=magnetismo)

• 1900: MAX PLANCK → Teoría de los ‘cuanta’ (unidades fundamentales de materia y energía)

Según Planck, la energía radiante no es emitida en una corriente continua, sino en pequeñas porciones discontinuas (CUANTA):

• 1925: LOUIS DE BROGLIE  —  Carácter ‘corpscular y ondulatorio’ de la luz ; SCHRÖDINGER  -  Carácter ondulatorio de la luz
• 1927: DAVISSON y GERMER  —  Carácter ondulatorio de los electrons
• 1939-40: HEISSENBERG y BORN  —  Los científicos no deben preocuparse de las propiedades de un simple electrón (en conjunto, pueden describirse de cualquier forma: ondas o partículas) 

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE (Heissenberg): Es y será completamente imposible determinar simultáneamente la velocidad y la posición de un electrón (por el mero hecho de observar su posición, cambia su velocidad, y a la inversa):

• Un electrón, un fotón, una onda de probabilidades, no pueden representarse visualmente (son sólo símbolos para expresar relaciones matemáticas en el microcosmos).

La ‘teoría de la relatividad’

Esta teoría de Einstein, dada a la luz en 1905 y perfeccionada en 1927, define al ser humano como media entre el macrocosmos y el microcosmos.

Newton (1687) decía que las leyes mecánicas que son válidas en un lugar, lo son igualmente en cualquier otro lugar que se mueva uniformemente en relación al primero.

Esta visión provenía de una hipótesis de la física aristotélica según la cual el universo, al no haber vacío, se encontraba ocupado por un medio invisible (ÉTER).

• 1881: Experimento de MICHELSON-MORLEY para intentar demostrar la existencia del éter. Resultó lo siguiente:

• • No hay diferencia alguna en la velocidad de los rayos luminosos, cualquiera que sea su dirección.

• • La velocidad aparente de la Tierra a través del éter es cero.

Como consecuencia de este experimento formuló Einstein su ‘teoría especial de la relatividad’, según la cual las leyes de la naturaleza son iguales para todos los sistemas que se mueven uniformemente (como Newton, pero sin el ‘éter’):

• El ‘espacio’ es el orden o relación que guardan las cosas entre sí.

• No existe un intervalo fijo de ‘tiempo’ que sea independiente del sistema a que es referido (el instante llamado ‘AHORA’ no puede aplicarse a todo el universo).

• Relatividad de la simultaneidad (todo cuerpo de referencia tiene un tiempo particular.

• La velocidad de la luz es la velocidad máxima del universo.

Por tanto, podemos concluir, con Einstein, que la energía tiene masa:

E = m x c2

• El mundo en que vivimos es un continuo espacio-tiempo de cuatro dimensiones (toda realidad reside en el espacio y en el tiempo, que son inseparables).

PRINCIPIO DE EQUIVALENCIA DE LA GRAVITACIÓN Y LA INERCIA: No hay forma de distinguir el movimiento producido por fuerzas inerciales del producido por la fuerza de la gravedad.

De este principio se deducen las siguientes LEYES GRAVITACIONALES de Einstein, referidas a dos apartados:

• De estructura (Relación entre la masa de un cuerpo gravitatorio y la estructura del campo en su torno)

• De movimiento (Trayectorias descritas por móviles en campos gravitatorios)

• Efecto de la gravitación sobre la luz: La Luz, como cualquier objeto material, se mueve en una curva cuando pasa por el campo gravitacional de un gran cuerpo.

• Efecto de la gravitación sobre el tiempo

¿CUÁL ES LA FORMA Y TAMAÑO DEL UNIVERSO?

• Antes: Isla de materia flotando en el centro de un mar infinito de espacio

• Ahora: El ‘camino más corto’ que la luz puede seguir es una curva geodésica.

CURVA GEODESICA = Gran círculo, rigurosamente determinado por la estructura geométrica del campo (a mayor concentración de materia, más curvo es el espacio-tiempo)

Curvatura total del espacio-tiempo (curva cósmica cerrada)

Radio = 35 x 109 años-luz