Teoría General de la Relatividad

Hace algunos días publicamos nuestro artículo sobre la teoría especial de la relatividad de Albert Einstein, y esta vez hablaremos sobre la teoría general de la relatividad. En 1915 Einstein amplió la descripción de las leyes de la naturaleza para marcos o sistemas de referencia no inerciales, es decir, para sistemas acelerados en la cual señala que la gravedad no es una fuerza, sino una consecuencia de la curvatura del espacio creada por la presencia de las masas. Por tanto, la presencia de un cuerpo o astro curva el espacio a su alrededor y en razón de esta curvatura los astros próximos son atraídos porque tienden a caer sobre él.

Einstein decía que su teoría podía comprobarse al medir la desviación de la luz de alguna estrella al pasar cerca del Sol. Actualmente, los científicos observan la desviacio´n de la luz de las estrellas en los eclipses de Sol. Otra gran consecuencia de esta teoría que considera al espacio curvo, es que la geometría euclidiana deja de ser aplicable, pues no es posible concebir la existencia de líneas rectas en el espacio. Además, puesto que el universo es curvo y se halla ocupado por una cantidad infinita de astros, si un móvil parte de la tierra y sigue en forma indefinida su misma dirección, acabará por regresar a su punto de partida.

Einstein señaló que el universo no se encuentra en estado de equilibrio, sino que toda su materia proveniente de un núcleo central se halla en permanente expansión.

Diferencias con la relatividad especial

La diferencia fundamental entre la Teoría de la Relatividad Especial y la Teoría de la Relatividad General de Einstein radica en lo que cada una describe, aunque pueden parecer similares, realmente no lo son del todo, y especificamente en el tema de la aceleración. ¡Veamos!

Teoría de la Relatividad Especial (1905): Se ocupa de la relación entre el espacio y el tiempo para observadores que se mueven a velocidad constante (es decir, en sistemas de referencia inerciales, donde no hay aceleración). Se basa en dos postulados, para ver más a detalle, podemos revisar de nuevo el artículo:

• Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que se mueven a velocidad constante entre sí.
• La velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores, independientemente del movimiento de la fuente de luz.

De estos postulados surgen consecuencias como la dilatación del tiempo (el tiempo transcurre más lentamente para un objeto en movimiento relativo a un observador) y la contracción de la longitud (la longitud de un objeto en movimiento se acorta en la dirección de su movimiento desde la perspectiva de un observador). También introduce la famosa ecuación E=mc², que relaciona la energía y la masa.

Teoría de la Relatividad General (1915): Es una teoría de la gravedad. Extiende la Relatividad Especial para incluir la gravedad y los sistemas de referencia no inerciales (es decir, aquellos que experimentan aceleración). Describe la gravedad no como una fuerza, como lo hacía Newton, sino como una curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía.

Imagina el espacio-tiempo como una tela tensa. Si colocas una bola pesada (como una estrella) en la tela, esta se curva. Los objetos más pequeños (como planetas) que se mueven cerca de la bola siguen las curvas en la tela, lo que interpretamos como la órbita del planeta alrededor de la estrella.

En resumen podemos decir que:

Relatividad Especial: Se centra en la relación entre espacio y tiempo para observadores en movimiento relativo uniforme (sin aceleración), y no considera la gravedad.

Relatividad General: Es una teoría de la gravedad que describe cómo la masa y la energía curvan el espacio-tiempo, afectando el movimiento de los objetos. Incluye tanto sistemas inerciales como no inerciales (con aceleración).

Tabla Comparativa de la Relatividad Especial vs Relatividad General

Aquí una tabla comparativa para mayor claridad.

Agujeros Negros y sus misterios en el Espacio - Tiempo

La teoria de la relatividad general tiene que ver con los agujeros negros, debido a que un agujero negro es una región del espacio-tiempo donde la grabedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. Su existencia fue predicha por Einstein al describir cómo la masa extrema deforma el espacio-tiempo.

Hay dos cosas muy importantes en los agujeros negros.

1. Horizonte de eventos: Este nombre es denotado así, porque es el límite que marca el punto de no retorno. Una vez que algo cruza este umbral, no puede escapar.
2. Singularidad: En el centro del agujero negro, toda la masa se concentra en un punto infinitamente pequeño con densidad infinita, donde las leyes actuales de la física dejan de ser aplicables.

Propiedades y Efectos

• Curvatura extrema del espacio-tiempo:
  • Cerca de un agujero negro, el espacio y el tiempo se deforman severamente.
  • El tiempo se dilata (transcurre más lentamente) en las proximidades del horizonte de eventos.
• Efectos gravitacionales:
  • Desviación de la luz: Los rayos de luz que pasan cerca de un agujero negro se curvan, lo que genera efectos como lentes gravitacionales.
  • Acreción de materia: Los agujeros negros atraen gas, polvo y estrellas cercanas, que forman un disco de acreción extremadamente caliente.
• Radiación de Hawking:
  • Predicha por Stephen Hawking, sugiere que los agujeros negros emiten radiación debido a efectos cuánticos cerca del horizonte de eventos. Esto implica que los agujeros negros pueden evaporarse lentamente con el tiempo.