TEORÍA DE LA RELATIVIDAD GENERAL

 

Responde:

1. ¿Qué diferencia existe entre el concepto de gravedad desarrollado por Newton y el desarrollado por Einstein?

2. ¿Cómo afecta la Teoría De la Relatividad General al espacio y al tiempo?

3. Hoy en día se pretende unificar las cuatro fuerzas fundamentales (Gravedad, Electromagnética, Nuclear Fuerte y Nuclear Débil) para crear una única teoría que explique del mismo la Relatividad General que la Mecánica Cuántica. Busca información sobre la Teoría de Cuerdas (puede ser vídeos que comentes después, presentación power point, redacción...) que describa en qué consiste.

1.  Newton decía que la fuerza que atría los cuerpos, al igual que los planetas, era la misma: la gravedad. Con la gravedad cielo y tierra se unieron en una sola teoría. Pero la teoría de Newton y la teoría de Einstein eran contradictorias.

Según Newton la gravedad actuaba instantaneamente a cualquier distancia. Si el Sol desapareciese, la Tierra dejaría de sentir su atracción y saldría de órbita inmediatamente. Eso significaba que el efecto gravitatorio viajaba a una velocidad infinita. Sin embargo, la teoría de la relatividad decía que nada puede ir más rapido que la luz. En tal caso, si desapareciese el sol, la tierra tardaría ocho minutos en quedarse a oscuras, ya  que este es el tiempo que tarda la  luz solar en llegar a la tierra.

Propuso entonces Einstein, la teoría de la relatividad General, que era muchísimo más revolucionaria. Decía pues, que la gravedad no es una ferza, sino una consecuencia de la curvatura del tejido  espacio-temporal. Según la relatividad, el espacio-tiempo no es plano, sino que está deformado por la distribución de la masa y la energía que contiene. La masa de un  objeto dice al espacio cómo curvarse, y el espacio le dice a la masa cómo debe moverse. La Tierra se mueve siguiendo la trayectoria que la masa del sol dicta al curvar el espacio, esta curvatura es lo que llamamos gravedad. En este caso, si el Sol desapareciera, provocaría una perturbación en el tejido espacial, de modo que no notaríamos un cambio en nuestra órbita hasta que esa ola nos alcanzara.




2.    La teoría de la Relatividad afecta de diferente manera con respecto al espacio y al tiempo: 




ESPACIO: Según la Teoría de la relatividad general, la masa de un objeto dice al espacio cómo curvarse, y de la misma manera el espacio le dice a la masa como debe moverse.
De este modo, si un planeta deja de ser atraído por un cuerpo, se produciría una perturbación espacial (como una onda en el agua), que cuando alcanzase al planeta, le provocaría un cambio de órbita mopviéndose a velocidades de la luz confirmando la relatividad especial.


TIEMPO: el tiempo transcurre de forma distinta para observadores situados en campos gravitatorios distintos. Cuanto más intenso es el campo gravitatorio, más lento pasa el tiempo.


3.    La teoría de cuerdas

Vivimos en un universo asombrosamente complejo. Los seres humanos somos curiosos por naturaleza, y una y otra vez nos hemos echo preguntas. Somos privilegiados por vivir en una época en la cual nos hemos acercado bastante a algunas de las respuestas. La teoría de cuerdas es el intento más reciente por responder la última de estas preguntas.
La materia ordinaria está compuesta de átomos, los cuales a su vez están formados de sólo tres componentes básicos: electrones girando alrededor de un núcleo compuesto de neutrones y protones. El electrón es en verdad una partícula fundamental (familia de leptones); pero los neutrones y protones están hechos de partículas más pequeñas, llamadas quarks. Los quarks, hasta donde sabemos, son realmente elementales.

La suma de conocimientos actuales sobre la composición subatómica del universo se conoce como el modelo estándar de la física de partículas. Este describe tanto a los "ladrillos" fundamentales de los cuales está constituido el mundo, como las fuerzas a través de las cuales dichos ladrillos interactúan. Existen doce "ladrillos" básicos. Seis de ellos son quarks--- y tienen nombres curiosos: arriba, abajo, encanto, extraño, fondo y cima. (Un protón, por ejemplo, está formado por dos quarks arriba y uno abajo.) Los otros seis son leptones--- estos incluyen al electrón y a sus dos hermanos más pesados, el muón y el tauón, así como a tres neutrinos.
Existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad, el electromagnetismo, y las interacciones débil y fuerte. Cada una de estas es producida por partículas fundamentales que actúan como portadoras de la fuerza. El ejemplo más familiar es el fotón, una partícula de luz, que es la mediadora de las fuerzas electromagnéticas. (Esto quiere decir que, por ejemplo, cuando un imán atrae a un clavo, es porque ambos objetos están intercambiando fotones.) El gravitón es la partícula asociada con la gravedad. La interacción fuerte es producida por ocho partículas conocidas como gluones. La interacción débil, por último, es transmitida por tres partículas, los bosones W+, W- , y Z.


El modelo estándar describe el comportamiento de todas estas partículas y fuerzas con una precisión impecable; pero con una excepción notoria: la gravedad. Por razones técnicas, la fuerza de gravedad, la más familiar en nuestra vida diaria, ha resultado muy difícil de describir a nivel microscópico. Por muchos años este ha sido uno de los problemas más importantes en la física teórica--- formular una teoría cuántica de la gravedad.
En las últimas décadas, la teoría de cuerdas ha aparecido como uno de los candidatos más prometedores para ser una teoría microscópica de la gravedad. Y es infinitamente más ambiciosa: pretende ser una descripción completa, unificada, y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. (Por esta razón ocasionalmente se le otorga el arrogante título de "teoría de todo".)
La idea esencial detrás de la teoría de cuerdas es la siguiente: todas las diversas partículas "fundamentales" del modelo estándar son en realidad solo manifestaciones diferentes de un objeto básico: una cuerda. Normalmente nos imaginaríamos que un electrón, por ejemplo, es un "puntito", sin estructura interna alguna. Un punto no puede hacer nada más que moverse. Pero, si la teoría de cuerdas es correcta, utilizando un "microscopio" muy potente nos daríamos cuenta que el electrón no es en realidad un punto, sino un pequeño "lazo", una cuerdita. Una cuerda puede hacer algo además de moverse. Puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, desde lejos, incapaces de discernir que se trata realmente de una cuerda, vemos un electrón. Pero si oscila de otra manera, entonces vemos un fotón, o un quark, o cualquier otra de las partículas del modelo estándar. De manera que, si la teoría de cuerdas es correcta, el mundo entero está hecho solo de cuerdas.


 Pero hasta el momento, no existe evidencia experimental alguna de que la teoría de cuerdas en sí sea la descripción correcta del mundo que nos rodea. Esto se debe principalmente al hecho de que la teoría de cuerdas está aún en etapa de desarrollo. Conocemos algunas de sus partes; pero todavía no su estructura completa, y por lo tanto no podemos aún hacer predicciones concretas. En años recientes han habido muchos avances extraordinariamente importantes y alentadores, los cuales han mejorado radicalmente nuestra comprensión de la teoría.