Oye, una buena pregunta, la mayoría de nosotros entendemos la relatividad, pero no podemos tener la idea de cómo lo hizo Einstein.
Pero antes de nada, primero tendrá que saber que Albert Einstein estaba muy agradecido con Albert Michelson, ya que fue él quien midió la velocidad de la luz con precisión. Cuando Einstein estudió detenidamente los experimentos de Michelson, pudo descubrir que la velocidad de la luz, en cualquier evento del espacio-tiempo, es constante y se observará a la misma velocidad para cualquier observador.
La velocidad de la luz se había medido a menudo y con mucha precisión, volviendo al astrónomo danés Ole Romer, quien había demostrado en 1675 que la luz viaja a una velocidad finita (aunque muy alta). Las observaciones de Romer de las lunas de Júpiter arrojaron una velocidad de luz de aproximadamente 225,000 km / s, aunque experimentos posteriores más precisos han demostrado que es de 299,792,458 metros por segundo (alrededor de 300,000 km / s).
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Los famosos experimentos de Michelson-Morley de 1887, en un intento fallido de probar que la luz viaja a través de un medio conocido como éter, demostraron inesperadamente que la luz viaja a la misma velocidad independientemente de si se midió en la dirección del movimiento de la Tierra o en ángulos rectos a ella. Al menos este es el caso cuando la luz viaja a través de un vacío: cuando la luz se mueve de medio a medio (como del aire al vidrio, por ejemplo), su velocidad puede, por supuesto, cambiar dependiendo del índice de refracción del nuevo medio, y esta “flexión” ”De luz es esencialmente cómo funcionan las lentes, como se había entendido durante mucho tiempo.
Por lo tanto, ya sea que una fuente de luz se mueva hacia ti o se aleje de ti, la luz todavía viaja a una velocidad constante de 300,000 km / s, física contraria completamente contraria y sentido común. Era el genio del joven Einstein el explicar POR QUÉ la velocidad de la luz es constante y no depende de la velocidad de su fuente ni de su observador. En 1905, Einstein (y también el matemático francés Henri Poincare, quien llegó a conclusiones similares casi al mismo tiempo, aunque desde un punto de vista más matemático) se dio cuenta de que toda la idea del éter como medio para que la luz viajara era totalmente innecesario, proporcionando, como veremos, que uno estaba dispuesto a abandonar la idea del tiempo absoluto.
Einstein también se dio cuenta de que las ecuaciones de Maxwell conducían a una aparente paradoja o inconsistencia en las leyes de la física, porque sugería que si uno podía alcanzar un rayo de luz, vería una onda electromagnética estacionaria, lo cual es una imposibilidad. Por lo tanto, Einstein planteó la hipótesis de que la velocidad de la luz en realidad desempeña el papel de la velocidad infinita en nuestro universo, y que, de hecho, nada puede viajar más rápido que la luz (y ciertamente que nada en el universo podría viajar a una velocidad infinita). Cabe señalar que Einstein no probó realmente la constancia de la velocidad de la luz en todos los marcos de referencia. Más bien, es un axioma (un supuesto subyacente) del cual derivó el resto de su teoría. El axioma puede verificarse experimentalmente, pero no está probado en ningún sentido teórico.
De hecho, Einstein se dio cuenta de que tanto el espacio “se contrae” como el tiempo “se dilata” (o disminuye la velocidad).
En pocas palabras, la Teoría de la relatividad especial nos dice que un objeto en movimiento mide más corto en su dirección de movimiento a medida que aumenta su velocidad hasta que, a la velocidad de la luz, desaparece. También nos dice que los relojes en movimiento funcionan más lentamente a medida que aumenta su velocidad hasta que, a la velocidad de la luz, dejan de funcionar por completo. De hecho, también nos dice que la masa de un objeto en movimiento mide más a medida que aumenta su velocidad hasta que, a la velocidad de la luz, se vuelve infinita.
Eso es lo que E = mc ^ 2 dice.
Por lo tanto, el intervalo de espacio de una persona no es el mismo que el de otra persona, y el tiempo corre a diferentes velocidades para diferentes observadores que viajan a diferentes velocidades. Hasta cierto punto, cuanto más rápido vayas, más lento serás y más delgado serás. La razón por la que esto no es obvio en situaciones cotidianas es que las diferencias en las velocidades diarias son infinitamente pequeñas, y solo se hacen evidentes a velocidades cercanas a la de la luz misma (velocidades “relativistas”). Cuanto más se acerca la velocidad de un objeto a la velocidad de la luz, más se distorsionan las longitudes y los intervalos de tiempo.
La cantidad de contracción de la longitud y la dilatación del tiempo viene dada por el factor de Lorentz, que lleva el nombre del físico holandés Hendrik Lorentz, quien había estado explorando tales ecuaciones de transformación desde 1895, mucho antes de que Einstein comenzara su trabajo (de hecho, algunos dirían que Lorentz y Henri Poincaré entre ellos anticipó casi todo en la teoría de Einstein. El factor Lorentz,
γ
(gamma) viene dada por la ecuación
γ≡
, de modo que el efecto aumenta exponencialmente a medida que la velocidad v del objeto se acerca a la velocidad de la luz c . Por lo tanto, los cálculos muestran que al 25% de la velocidad de la luz, el efecto es de solo 1.03 (una simple reducción del tiempo del 3% o la contracción de la longitud); Al 50% de la velocidad de la luz, es de solo 1.15; al 99% de la velocidad de la luz, el tiempo se reduce en un factor de aproximadamente 7; y en 99.999, el factor es 224. Por lo tanto, si fuera posible viajar en una nave espacial a, digamos, 99.5% de la velocidad de la luz, un observador hipotético mirando el reloj se movería unas 10 veces más lento de lo normal y El astronauta en el interior se mueve a cámara lenta, como a través de melaza.
A velocidades muy altas, sin embargo, los efectos son notables.
Gracias por leer mi respuesta.
Traté de hacerlo corto (sarcásticamente)
Sugerencias y preguntas son bienvenidas.