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Diez formas de ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real

Diez formas de ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real

En 1905, Albert Einstein, desarrolló su Teoría de la Relatividad. Esta obra pionera cambió la forma en que pensamos y percibimos el mundo que nos rodea, revirtiendo siglos de pensamiento científico aceptado.

Mi analogía favorita para la teoría proviene del hombre mismo:

"Cuando te sientas con una chica agradable durante dos horas, piensas que es solo un minuto, pero cuando te sientas en una estufa caliente durante un minuto, piensas que son dos horas. Eso es relatividad". Albert Einstein

Acerca de la teoría en sí

Para la mayoría, puede parecer una solución matemática compleja a un problema esotérico. Pero, ¿qué tan bien explica las cosas que vemos en nuestra vida diaria?

Primero, conviene hacer algunas aclaraciones. Cuando nos referimos a la teoría de la relatividad, debemos ser un poco más claros.

La teoría especial de la relatividad establece que las leyes de la física son iguales en el universo a un objeto u observador estacionario o inmóvil. En el vacío, la velocidad de la luz es constante independientemente de los observadores. Introdujo un nuevo marco para toda la física y propuso nuevos conceptos de espacio y tiempo.

Pero había un problema, ¿qué pasa con la aceleración y la gravedad? Einstein pasó los siguientes 10 años tratando de incluir la aceleración en la teoría y publicó su teoría de la relatividad general en 1915. En ella, determinó que los objetos masivos causan una distorsión en el espacio-tiempo, que se siente como gravedad.

Estas dos teorías pueden considerarse colectivamente como la Teoría de la Relatividad. Ayuda a explicar el movimiento de los planetas, el efecto de la gravedad sobre la luz sobre la existencia de agujeros negros.

Tan compleja como suena la teoría, en realidad es sorprendentemente simple. Primero, no hay un marco de referencia "absoluto", por lo tanto, relatividad. Cada vez que mides la velocidad, el impulso o el tiempo de paso de un objeto, siempre está relacionado con otra cosa. En segundo lugar, la velocidad de la luz es la constante para medirla, sea en movimiento o no. Tercero, nada puede ir más rápido que la luz.

Dado todo eso, ¿cómo podemos ver los efectos de la relatividad en la vida real? Vamos a averiguar.

1. Sistema de posicionamiento global

Sin compensar los efectos relativistas, una unidad de GPS que le indique que están, digamos, 0,8 km, hasta la siguiente estación de servicio, estaría a 5 millas (8 km) de distancia después de solo un día.

"Debido a que un observador en tierra ve los satélites en movimiento en relación con ellos, la Relatividad Especial predice que deberíamos ver que sus relojes avanzan más lentamente", explicaron investigadores de la Universidad Estatal de Ohio.

[Fuente de imagen: Pixabay]

¿Por qué? Aunque no se precipitan a la velocidad de la luz, los satélites GPS van bastante rápido (alrededor de 6.000 mph o 10.000 km / h). Tenga en cuenta que están enviando señales a la superficie de la Tierra, que está bajo una mayor influencia de la gravedad de la Tierra. Esto causa una dilatación del tiempo relativista pequeña pero no imperceptible que agrega alrededor de 4 microsegundos cada día. Agregue los efectos de la gravedad y la cifra sube a aproximadamente 7 microsegundos.

2. No todo lo que reluce es oro

La mayoría de los metales son "brillantes" porque la mayor parte de la luz se refleja y parte se absorbe y se vuelve a emitir cuando los electrones "saltan y caen" dentro de los orbitales.

El oro, sin embargo, es un átomo muy pesado. Los electrones internos se mueven tan rápido (cerca de la mitad de la velocidad de la luz) que su masa aumenta y su longitud se acorta bajo los efectos de la Teoría de la Relatividad. Esto les da más impulso y caminos más cortos.

Estos electrones tienen casi tanta energía como los de las capas externas y, por lo tanto, la longitud de onda absorbida y reflejada es más larga. Esto significa que se absorbe más luz de lo "normal", que se encuentra en el extremo azul del espectro.

Esto significa que la luz reflejada por el oro tiene menos azul y violeta, lo que le da al oro su color amarillento, ya que esta parte del espectro tiene una longitud de onda más larga que el azul.

Este es un gran artículo si quieres saber más.

4. Volviendo al oro

La teoría de la relatividad no solo afecta el atractivo color del oro. También afecta la capacidad del oro, así como su incapacidad, para reaccionar con otros materiales.

El oro solo tiene un electrón en su capa exterior (según el modelo ingenuo de Bohr), lo que debería hacerlo altamente reactivo (piense en calcio o litio). Como el oro es un átomo tan masivo o pesado, estos electrones se mantienen más cerca del núcleo. Esto significa que es menos probable que los electrones se vean influenciados por otros átomos, ya que es más probable que estén de fiesta con sus compañeros electrones de oro cerca del núcleo.

3. Electroimanes

Los electroimanes funcionan a través de la relatividad. Cuando la corriente continua fluye a través de un solo cable, el material conductor es eléctricamente neutro sin carga neta positiva o negativa. Ahora pongamos otro cable idéntico al lado del primero.

Suponiendo que las corrientes se muevan y tengan la misma fuerza, en la misma dirección, los electrones en el primer cable "ven" a los electrones en el segundo cable como inmóviles. Desde la perspectiva de los electrones, los protones de ambos cables parecen moverse. Debido a la contracción de la longitud relativista, parecen estar más espaciados, por lo que hay más carga positiva por longitud de cable que carga negativa. Dado que las cargas iguales se repelen, los dos cables también se repelen.

Invierta una de las corrientes en uno de los cables y obtendrá el efecto contrario y atraerán la creación de su electroimán: increíble.

[Fuente de video: Veritasium]

5. Mercurio

Mercurio, como el oro, es un átomo muy pesado. Como ocurre con el oro, los electrones se mantienen más cerca del núcleo (y por lo tanto tienen más velocidad y masa de lo que cabría esperar). Esto significa que los enlaces interatómicos son lo suficientemente débiles como para que Mercurio tenga un punto de fusión más bajo que otros metales y, por lo tanto, exista en estado líquido en la Tierra.

6. Tu viejo televisor

Los televisores más antiguos contienen una pieza de tecnología llamada tubo de rayos catódicos. Estos funcionan disparando electrones a una superficie de fósforo utilizando un gran imán. Cada electrón equivale a un píxel iluminado en la pantalla. Estos electrones viajan a aproximadamente el 30 por ciento de la velocidad de la luz y los efectos relativistas deben compensarse al diseñar las formas de los imanes.

7. Luz

Isaac Newton propuso que existe un marco de reposo absoluto en el Universo. Si esto fuera cierto, entonces la luz no debería existir en absoluto.

Andrew Moore de Pomona College lo explicó como:

"No solo no existiría el magnetismo, sino que la luz tampoco existiría, porque la relatividad requiere que los cambios en un campo electromagnético se muevan a una velocidad finita en lugar de instantáneamente, si la relatividad no hiciera cumplir este requisito ... los cambios en los campos eléctricos se comunicarían instantáneamente ... en su lugar de a través de ondas electromagnéticas, y tanto el magnetismo como la luz serían innecesarios ".

8. Tu propia existencia

Toda la masa de nuestro sistema solar proviene de una supernova antes del nacimiento de nuestro sol. Somos los hijos de esta Estrella muerta hace mucho tiempo y todos los átomos más pesados ​​se crean y forman dentro de las Supernovas.

Las supernovas ocurren cuando los efectos relativistas superan a los cuánticos en estrellas enormes. Las capas externas de una estrella colapsan sobre el núcleo. Esto luego explota, creando elementos más pesados ​​que el hierro. De hecho, casi todos los elementos pesados ​​con los que estamos familiarizados hoy.

9. (y 10) * Energía nuclear y luz solar

* (Ok, hicimos un poco de trampa)
Desde las centrales nucleares hasta nuestra estrella doméstica, E = MC2 describe el fenómeno de que la masa y la energía se interconectan y se convierten entre sí. Sin esto, no tendríamos energía nuclear y, lo que es más importante, no tendríamos luz solar.

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FuentesCiencia viva, John Walker, Veritasium

Ver el vídeo: En la mente de Einstein. Documental (Octubre 2020).