Varios académicos, teorías y ecuaciones se han utilizado bajo seudónimos en la historia de la ciencia y la física.Ejemplos notables desde el punto de vista de un científico incluyen Pitágoras, Aristóteles, Galileo, Newton, Planck y Hawking.En teoría, el ‘Eureka’ de Arquímedes, la manzana de Newton (gravedad universal), el gato de Schrödinger (mecánica cuántica), etc.Pero podría decirse que el más famoso y famosoAlbert Einstein, la teoría de la relatividad y la famosa ecuación E=mc2.De hecho, la teoría de la relatividad puede ser el concepto científico más conocido que pocos entienden realmente.
Por ejemplo, la teoría de la relatividad de Einstein se divide en dos partes: la teoría especial de la relatividad (SR y la teoría general de la relatividad (GR)). Y el término “relatividad” en sí mismo proviene de Galileo Galilei y su explicación del movimiento y la velocidad, como puede ver, para explicar cómo funciona la teoría revolucionaria de Einstein, la historia de la física, algunos conceptos avanzados, y todos estos son algunos de los mejores ¡Requiere una exploración profunda de cómo llegó a ser para uno de los intelectuales!
Para descomponer esto, Einstein propuso SR en 1905 para resolver experimentos relacionados con la luz con la física clásica.Durante la próxima década, Einstien intentó generalizar la teoría para explicar cómo los electroimanes y la mecánica clásica podrían resolverse mediante la gravedad, produciendo GR.Las ideas de Einstein se confirmarán en unos pocos años, pero continúan siendo probadas y validadas hasta el día de hoy.
Einstein dijo la famosa frase: “Si no puedes explicárselo a un niño de seis años, no te entiendes a ti mismo”.Pero, como ya se mencionó, hacerlo significa adentrarse en algunos conceptos históricos y avanzados como fuerza gravitatoria, coordenadas de referencia inercial, equivalencia masa-energía, espacio-tiempo, etc. Pero con un poco de paciencia y dedicación, la relatividad es algo que cualquiera puede hacer. comprensible.
galileo y newton
La historia de la teoría de la relatividad se remonta al siglo XVII y al trabajo del famoso astrónomo y matemático italiano.galileo galilea.En 1632, GalileoDiálogo sobre los dos principales sistemas mundiales, considerada por muchos como su obra maestra.En este trabajo, Galileo describió en términos simples cómo el modelo heliocéntrico del universo (descrito por Copérnico) resolvió un problema que el modelo geocéntrico no podía explicar.Entre otras cosas, Galileo explicó por qué el movimiento de la Tierra no era tan obvio para las personas en la superficie.
Manteniendo su capacidad para transmitir ideas complejas con una lógica simple y aprendida, Galileo usó figurativamente un barco en el mar para explicar cómo era posible.En pocas palabras, Galileo dijo que si una persona que estaba en cubierta dejaba caer una bola de cera en una botella de agua, vería que la bola caía directamente al suelo.Esto se aplica ya sea que el buque esté operando o no.La razón, dijo, es que la pelota y todo lo que hay en la nave es parte del marco de referencia inercial de la nave.
Argumentó que lo mismo ocurre con las personas que están de pie sobre la superficie de la tierra cuando la tierra se mueve.
“Ahora estas cosas suceden con materiales que pueden probarse en movimientos no naturales y en reposo o moviéndose en direcciones opuestas, pero no podemos encontrar ninguna diferencia en apariencia y nuestros sentidos han sido engañados.
“Entonces, ¿qué podemos sentir acerca de la Tierra, que siempre ha estado en el mismo estado, ya sea que esté en movimiento o en reposo?Y si la Tierra permanece para siempre en uno u otro de estos dos estados, ¿cuándo debería probarse experimentalmente si se encuentran diferencias entre estos eventos de movimiento local en diferentes estados de movimiento y en reposo? ?”
Pero para un observador costero, Galileo argumentó que las cosas se verían bastante diferentes.Si una persona de pie en la cubierta de un barco deja caer la pelota de costado, aún le parecerá como si hubiera caído hacia abajo.Pero para un observador en la orilla, parecería seguir una trayectoria parabólica.Para ellos, el movimiento de la pelota sería el resultado del movimiento transmitido por un barco que se mueve visiblemente bajo la gravedad de la tierra.En resumen, el movimiento y la velocidad son relativos al observador.
Esto se conoció como relatividad galileana (o invariancia galileana) y dio como resultado una sola suposición. “Dos observadores que se mueven con velocidad y dirección constantes entre sí obtendrán los mismos resultados para todos los experimentos mecánicos. ”En otras palabras, si el movimiento y la velocidad del observador se mantienen constantes, la dinámica física del sistema es la misma en todos los marcos de referencia.Sin embargo, si uno de estos parámetros cambia, la dinámica cambia (más sobre eso más adelante).
La explicación será el argumento clave utilizado para defender el modelo heliocéntrico.Para un observador basado en la Tierra, los movimientos de los planetas, el sol, la luna y las estrellas eran todos relativos al observador (nosotros).Sin embargo, si cataloga los movimientos (y los tamaños relativos) de estos objetos en el cielo nocturno a lo largo del tiempo, encontrará que estas observaciones solo pueden explicarse por el movimiento de la Tierra alrededor del Sol (no solo por la rotación de la Tierra misma). ). ) a una tasa constante.
Para 1687, Sir Isaac Newton había revolucionado nuestra comprensión de la física con sus obras maestras.filósofo naturaleza principio principio matemáticas.En este libro, Newton sintetizó la teoría del movimiento de Galileo y sus estudios de la gravedad, que se resumieron en su tesis.tres leyes del movimiento.Éstos incluyen:
- Un objeto continúa moviéndose en reposo o en línea recta a velocidad constante a menos que una fuerza actúe sobre él.
- Un objeto sobre el que actúa una fuerza se mueve de tal manera que la tasa de cambio de su cantidad de movimiento con el tiempo es igual a la fuerza.
- Cuando dos objetos ejercen una fuerza entre sí, la fuerza es igual en magnitud y opuesta en dirección.
Estas tres leyes describen tres constantes físicas que siguen siendo fundamentales para la física moderna. Intertia que un objeto permanece en movimiento a menos que una fuerza externa lo aumente o lo frene;La fuerza se puede resumir matemáticamente como la masa de un objeto multiplicada por su aceleración (F=ma).Acción-Reacción en la que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primer objeto.
Esto sentó las bases para Newton.gravedad universal, todas las fuentes puntuales con masa se atraen entre sí por gravedad.Yley del cuadrado inversoEsto indica que esta fuerza depende directamente de las masas de los dos cuerpos y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros.En pocas palabras, Newton argumentó que la misma fuerza que hizo que una manzana cayera de un árbol (la manzana de Newton) hace que los planetas giren alrededor del Sol, la Luna, la Tierra y todos los demás mecanismos orbitales del sistema solar.
Una consecuencia de la universalidad de Newton fue que los científicos verían el espacio y el tiempo como un marco de referencia fijo y discreto.Básicamente, la posición y el movimiento de un objeto se pueden describir en términos de tres dimensiones de espacio, como longitud, altura y profundidad (o los ejes x, y, z), y una dimensión de tiempo.Este marco para comprender el universo será canónico durante los próximos 200 años.La teoría de Newton fue tan influyente que los términos física clásica y física newtoniana (o mecánica) se usaron indistintamente.
Los nuevos descubrimientos en los campos de la astronomía, el electromagnetismo y la teoría de partículas a mediados y finales del siglo XIX hicieron que esta práctica fuera irritante.Lo que antes parecía ser un universo ordenado de espacio y tiempo, materia y energía, y un marco de referencia universal, será reemplazado por efectos relativistas, dilatación del tiempo y “comportamiento espeluznante a distancia”.
electromagnetismo
A mediados del siglo XIX, los científicos habían estado trabajando en óptica (luz y color) yelectromagnético(EM) fenómeno.Esto me hizo darme cuenta de que la luz es una forma de radiación EM y que sus propiedades (la forma en que se comporta como ondas) son similares a la propagación de la corriente eléctrica.Además, los experimentos realizados durante este período arrojaron estimaciones muy precisas de la velocidad de la luz a 299 792 458 m/s (1,079 millones de km/h, 670,6 millones de mph).
Además, el trabajo teórico de James Clerk Maxwell y Hendrik Lorentzuno mismoLa fuerza actúa como un campo que ejerce una fuerza sobre una carga puntual.Estos se resumen a continuación.ecuación de Maxwell(1861-62) yLey de fuerza de Lorentz(1895),eléctricoYcampo magnéticoes creado portarifa,corriente oceánicay cambios de campo.Juntos, estos principios forman la base de los circuitos electromagnéticos, ópticos y eléctricos clásicos.
El experimento también arrojó una estimación muy precisa de la velocidad de la luz, actualmente registrada en 299 792 458 m/s (1,079 millones de km/h, 670,6 millones de mph).Desafortunadamente, estos experimentos también presentaron problemas teóricos en lo que se refiere a la física clásica.En todos los casos, la velocidad de la luz medida fue constante independientemente de si la fuente de luz se movía en relación con el observador.Esto contradice los principios básicos de la mecánica clásica y la teoría galileana de la relatividad.
Por ejemplo, la rotación de la Tierra sobre su eje significa esencialmente que gira hacia el Sol.Esto significa que la luz que llega a un observador cuando el sol está en el este se está acercando y, por lo tanto, tiene una velocidad de medición más rápida que la luz observada desde la otra dirección.Sin embargo, los experimentos relacionados con la óptica y la refracción de la luz, como los realizados por Augustin Fresnel en 1818, no mostraron ningún cambio medible en la velocidad de la luz.
Misterioso “éter”
Como resultado, a principios del siglo XIX, los científicos comenzaron a asumir que el universo debe estar lleno de un “éter” invisible.Argumentaron que este medio permitía que la luz se propagara por el espacio, pero también significaba que la luz era arrastrada y cambiaba su velocidad.esto es de fresnelHipótesis de la atracción parcial del éter, dijo que el movimiento de la Tierra no afecta la forma en que se refracta la luz, ya que “el éter es parcialmente transportado por la Tierra y las ondas de luz dentro del medio óptico son parcialmente atraídas por el éter”.
Esto es similar a cómo el sonido viaja en el aire o el agua, o las ondas se propagan por la superficie de un estanque.Por desgracia, los experimentos realizados a lo largo del siglo XIX han demostrado consistentemente que la velocidad de la luz es constante.Para resolver estos problemas teóricos como resultado de los experimentos, los científicos tuvieron que medir los efectos de los éteres para determinar sus propiedades.Para hacer esto, los científicos tuvieron que demostrar que la velocidad medida de la luz es simplemente la suma de la velocidad a través del medio más la velocidad del medio.
Hippolyte Fizeau llama a esto el “experimento del tubo de agua” (oexperimento de creación), que realizó en 1851. Después de medir la velocidad de la luz en el agua moviéndose a través de un tubo, los resultados de Fizeau mostraron que la luz es atraída por el medio, el agua.Se ha demostrado que esto confirma los resultados de experimentos anteriores, como los realizados por Augustin Fresnel y Sir George Strokes.Sin embargo, la magnitud del efecto observado por Fizeau fue mucho menor de lo esperado.
Otro ejemplo famoso esExperimento de Michelson-Morley(1887) realizada por los físicos estadounidenses Albert A. Michelson y Edward W. Morley.Intentaron medir la velocidad de la luz desde diferentes ángulos utilizando una cámara y una serie de espejos. La horizontal corresponde a la rotación de la Tierra hacia el sol, mientras que la vertical corresponde a la vertical.Si existiera tal “éter”, el movimiento de la Tierra a través de la Tierra (y hacia el Sol) daría como resultado una diferencia notable con respecto al haz horizontal.
Nuevamente, el experimento arrojó resultados negativos porque no hubo diferencia observable entre las velocidades medidas de los rayos.En este punto del juego, Einstein proporcionará una gran percepción, análisis y síntesis de datos teóricos y experimentales.Esto sucedió en 1905 cuando Einstein publicó por primera vez lo que se conoció como la Teoría Especial de la Relatividad (SR).
Entrada de Einstein
Durante el “annus mirabilis” (Año de los Milagros) de 1905, Einstein publicó sus propios artículos y cuatro artículos innovadores que atrajeron la atención de la comunidad científica internacional.uno de ellos “Sobre la electrodinámica de los objetos en movimiento.,” Aquí Einstein propuso lo que se conocería como su Teoría Especial de la Relatividad (SR).Esta teoría resuelveecuación de MaxwellYley de la fuerza de lorentzLas leyes de movimiento de Newton hicieron las siguientes dos suposiciones:
- Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de coordenadas inerciales no aceleradas.
- En el vacío, la velocidad de la luz es constante independientemente del movimiento del observador o de la fuente de luz.
La clave del avance de Einstein fueTransformación de Lorentz, derivado por el físico senior al investigar experimentos sobre el comportamiento de la luz.Para explicar por qué la luz no obedece a la teoría de la relatividad, Lorentz teorizó que los objetos se distorsionan (comprimen) a lo largo de su trayectoria en un marco de referencia inercial acelerado.Como teorizó Einstein, un objeto que se acerca a la velocidad de la luz (c) no observa un cambio en c proveniente de una fuente externa, pero nota que el tiempo se mueve más lento que el objeto.
Al igual que su predecesor Galileo, Einstein usó una metáfora ligeramente actualizada para describir la mecánica de este concepto.Según Einstein, cualquiera que viaje en tren verá el mismo efecto relativista mencionado por Galileo: la pelota caerá directamente al suelo.Para un observador junto a la vía, la misma masa que cayó sobre el costado del tren parecería caer a lo largo de una trayectoria parabólica.Ahora reemplace la bola con una serie de espejos.
La persona que viaja en el tren sostiene uno en su mano y el otro está justo debajo del piso.Para la persona que sostiene el espejo, un solo rayo de luz parecerá rebotar hacia arriba y hacia abajo repetidamente.Ahora imagine que hay otro espejo en la pared de la cabeza del automóvil.Si la persona gira el espejo de su mano para que quede frente al espejo, la luz parecerá como si rebotara de un lado a otro del tren.En todos los casos, la luz parecerá moverse a una velocidad constante (c).
Pero para alguien que esté parado junto a la vía, en el primer escenario, la luz parecerá moverse en zigzag para alcanzar al espejo en movimiento.En el segundo escenario, la luz parece moverse más lentamente a medida que viaja desde el espejo de mano hasta el espejo frontal.Por desgracia, si puede cronometrarlos, también registrarán una velocidad constante de c.Instintivamente, esto difícilmente tendrá sentido hasta que ambos observadores miren el reloj.
El tiempo habría pasado (infinitamente) lento para la persona en el carrito.Es posible que la diferencia no sea cuantificable, pero si su marco de referencia en movimiento es algo así como una nave espacial, no podría perderlo si pudiera viajar a la velocidad de la luz.Básicamente, cualquier persona en un marco de referencia en movimiento experimentó un efecto de “disminución del tiempo”.dilatación del tiempo.”Este efecto aumenta a medida que el objeto se acerca a la velocidad de la luz.
Pero Einstein y sus contemporáneos todavíaley de la conservación de la energíaFue propuesto y probado por primera vez por Émilie du Châtelet en 18 años.Unosiglo.Esta ley establece que la energía total de un sistema aislado permanece constante y se conserva en el tiempo.Aplicando este mismo razonamiento a objetos que se aproximan a la velocidad de la luz, Einstein derivó la ecuación E=mc.2, donde E es la cantidad total de energía en el sistema, m es la masa del sistema y c es la aceleración de la velocidad de la luz en el sistema.
De acuerdo con esta ley, un objeto que acelera con velocidad tendrá un aumento en su masa inercial.Esto significa que, con el tiempo, se necesita más energía para mantener la aceleración de un objeto y la velocidad de la luz es absoluta.Los objetos no solo requieren energía infinita para alcanzar la velocidad de la luz, sino que en el proceso su masa se vuelve infinita.Otro resultado sorprendente fue cómo se pueden intercambiar masa y energía en esta ecuación.
Si la masa y la energía se cambian en la ecuación, el resultado sigue siendo el mismo.se hizo conocido como el principio deequivalente de energía en masa, la energía y la masa son esencialmente dos caras de la misma moneda.Otra consecuencia de la RS es la forma en que interpretamos el espacio y el tiempo como dos representaciones de una misma realidad.Según la física newtoniana, los científicos vieron la geometría del universo en tres dimensiones: alto, largo y ancho (o ejes x, y, z) y una dimensión del tiempo.
En otras palabras, la física newtoniana veía el espacio y el tiempo como separados y fijos.Sin embargo, al mostrar cómo el tiempo es relativo al observador en un marco de referencia acelerado, Einstein propuso una geometría de cuatro dimensiones que consiste en un espacio tridimensional y un tiempo unidimensional (también conocido como).¡tiempo espacial!Casi de inmediato, los científicos comenzaron a adoptar la RS de Einstein. La razón fue la forma en que la teoría del movimiento de Newton resolvió el electromagnetismo y eliminó la necesidad de “éter”.
relatividad general
Entre 1905 y 1915, Einstein intentó generalizar la RS extendiéndola para tener en cuenta la gravedad.Esto se debió principalmente a problemas teóricos derivados de la teoría de la gravitación universal de Newton.Anteriormente, los astrónomos habían descubierto que las ecuaciones de Newton podían explicar la mayoría de las órbitas conocidas del cuerpo solar en ese momento.Sin embargo, la órbita de Mercurio exhibió singularidades a largo plazo que las ecuaciones de Newton no pudieron explicar.Además de tener una órbita muy excéntrica, el perihelio de Mercurio se mueve alrededor del Sol a lo largo del tiempo.
Esto se conoce como “.precesión del perihelio,” El punto más lejano en la órbita de un planeta se mueve alrededor de su cuerpo principal con el tiempo.Había una forma en que la teoría de Newton interpretaba la gravedad como la atracción entre fuentes puntuales con masa.Sin embargo, si este es el caso, entonces la fuerza de tracción es instantánea entre los objetos, incluso si es débil, especialmente en largas distancias.Sin embargo, como demostró Einstein con la RS, la información no se transmite instantáneamente a través del tiempo y el espacio.
También hubo algunos problemas sin resolver sobre cómo se aplicaría la SR al universo en su conjunto.El primer problema fue la idea de la comunicación inmediata.Como Einstein había demostrado previamente con SR, la información se limita a la velocidad de la luz en lugar de propagarse inmediatamente a través del espacio-tiempo.Una supernova que ocurre a mil millones de años luz de distancia parece estar explotando en el cielo nocturno hoy, pero sucedió hace mil millones de años.
De acuerdo con las leyes del electromagnetismo, Einstein se arriesgó a que la gravedad actuara como un campo en lugar de una fuerza de tracción instantánea.Cuanto mayor es la masa, más fuerte es el campo que los objetos se atraen entre sí.Otro tema importante fue la aceleración. Einstein usó otra metáfora inteligente (y actualizada) para explicar. Pasajeros en el ascensor.Si alguien rompe el cable, el ascensor empezará a caer a una velocidad de 9,8 m/s.2(Gravedad Normal de la Tierra, o 1 g) hacia el centro de la Tierra.
¡Los pasajeros experimentarán la sensación de ingravidez (caída libre) hasta el punto en que el ascensor se estrella!Lo mismo ocurre con cualquier objeto que experimente aceleración, como un barco, un avión, un tren, un automóvil o una nave espacial.Las personas que se mueven dentro de un marco de referencia inercial a una velocidad constante (a menos que haya un punto de referencia externo) ni siquiera son conscientes de que se están moviendo.De hecho, si la nave espacial estuviera estacionaria o moviéndose a una velocidad constante, sus pasajeros o tripulación se sentirían ingrávidos.
Sin embargo, cuando se acelera el marco de referencia, todos los que están dentro serán empujados en la dirección opuesta a la dirección del movimiento.Cuando la aceleración es de 9,8 m/s2, la tripulación experimentará la sensación de gravedad normal en la Tierra.Si el eje vertical del barco apunta en la dirección de viaje, la aceleración mantendrá los pies de la tripulación firmemente en el suelo.El mismo principio se aplica a una estación de paletas o un cilindro giratorio en el espacio, donde la velocidad de rotación crea una fuerza centrípeta que tira del objeto hacia afuera.
Para aquellos a bordo de la estación, esta fuerza les hace sentir la gravedad.Dependiendo del radio y velocidad de la estación”gravedad artificial” puede ser igual a la gravedad normal de la Tierra.Desde la segunda mitad del siglo XX, muchos científicos destacados incluyen a Konstantin Tsiolkovsky, Werner von Braun, Gerard K. O’Neill (nombrado por O’Neill Cylinder).La conclusión es que la aceleración es indistinguible de la gravedad en un marco de referencia inercial.
Finalmente, estaba el problema de la dilatación del tiempo planteado por las transformaciones SR y Lorentz.Si la aceleración provoca la dilatación del tiempo, significa que la propia gravedad afecta al espacio-tiempo.¡Aquí es donde nació la Teoría General de la Relatividad (RG) de Einstein!Einstein dijo que en lugar de que la gravedad sea la atracción entre masas puntuales, la gravedad misma es el resultado de la alteración de la curvatura del espacio-tiempo por la presencia de objetos masivos.Entonces, a medida que los objetos se orbitan entre sí, no son “jalados”, sino que siguen la curvatura de su espacio-tiempo.
En noviembre de 1915, Einstein publicó sus ecuaciones de campo en la Academia de Ciencias de Prusia en Berlín, Alemania.Esta ecuación especifica cómo la geometría de cuatro dimensiones del espacio-tiempo se ve afectada por los campos gravitatorios (masa) y la radiación (fuerzas electromagnéticas).En palabras de John Wheeler, “El espacio-tiempo le dice a la materia cómo debe moverse.La materia nos dice cómo dibujar curvas en el espacio-tiempo”.De todo esto, nació oficialmente la teoría general de la relatividad (RG) de Einstein y rápidamente se convirtió en la base para nuestra comprensión de la física moderna.
Al igual que la RS, la teoría de la relatividad generalizada de Einstein producirá varios resultados teóricos.En primer lugar, si las palabras de Einstein eran ciertas, quería decir que el campo gravitatorio y la curvatura resultante del espacio-tiempo afectarían todo, ¡incluida la luz!Esta predicción dio a los astrofísicos un medio para probar GR, la primera oportunidad llegó en 1919. En ese momento, Frank Dyson, Arthur Eddington y el equipo de astrofísicos realizaron experimentos durante el eclipse.experimento de edington).
experimento de edington
En los siglos desde que Einstein formuló su teoría, SR y GR han repetido repetidamenteprueba y validación.Algunas de estas pruebas incluyeron experimentos a pequeña escala, mientras que otras se realizaron en las condiciones más extremas.Para el experimento (o expedición) de Eddington, la prueba consistió en observaciones realizadas durante un eclipse solar en dos observatorios ecuatoriales. África occidental.
En particular, la expedición buscaba estrellas que pasaran detrás del sol durante un eclipse solar.Si la teoría de Einstein fuera correcta, la luz de estas estrellas seguiría la curvatura del espacio-tiempo debido a la atracción gravitacional del Sol.Para el observador, este efecto hará que la estrella parezca estar junto al sol.Un eclipse solar total de la luna bloqueará efectivamente la luz del sol, permitiendo que la luz aparezca en el equipo de la expedición.
Los equipos de ambos observatorios no solo vieron estas estrellas, sino que sus posiciones en el cielo nocturno eran exactamente lo que predijeron las ecuaciones de campo de Einstein.La historia se publicó de inmediato en periódicos de todo el mundo y apareció en las primeras planas, ¡lo que convirtió a Einstein y la teoría general de la relatividad en una sensación de la noche a la mañana!Pero esta fue una de las muchas pruebas y predicciones que finalmente demostraron que la teoría de Einstein era correcta.
Con el tiempo, GR se integrará en todas las áreas de la física moderna, desde el electromagnetismo y la astrofísica hasta la física de partículas y los campos emergentes de la mecánica cuántica.Curiosamente, algunas de las teorías que surgen del avance de Einstein no encajan bien con los astrofísicos.De hecho, consideraría algunas de ellas (como la expansión cósmica y la teoría cuántica) ¡completamente heréticas (y “espeluznantes”)!
expansión espacial
Por ejemplo, en 1917, Einstein intentó crear un modelo de la estructura del universo usando GR.Descubrió, decepcionantemente, que sus ecuaciones de campo predijeron que el universo se estaba expandiendo o contrayendo a escala cósmica.Para evitar que los cúmulos de galaxias y las estructuras masivas del universo colapsen por sí solas, se necesitaba algo contra la gravedad a la mayor escala.Einstein introdujo un nuevo concepto en GR porque favorecía el concepto de un universo constante e inmutable (la opinión común en ese momento).
Esto era conocido comoconstante cósmica, representado por el carácter matemático Lambda en sus ecuaciones de campo.Declaró audazmente que esta fuerza es responsable de “suprimir la gravedad” y garantizar que la densidad de materia-energía del universo permanezca igual a lo largo del tiempo.Al hacerlo, Einstein se vio envuelto en un debate entre los defensores de la teoría.Hipótesis del estado estacionarioYteoria del Big BangCosmología (que finalmente se resolverá a favor del modelo Big Bang).
La nueva teoría de Einstein también será cuestionada por algunos de sus colegas, quienes la vieron como una solución inestable para el problema planteado por GR.físico ruso en 1922Alejandro FriedmanMostró matemáticamente cómo las ecuaciones de campo de Einstein se corresponden con el universo dinámico.ecuación de Friedman).Fue seguido en 1927 por el astrofísico belga Georges Lemaître, quien demostró que GR y el universo en expansión son consistentes con las observaciones astronómicas, particularmente las del astrónomo estadounidense Edwin Hubble.
En 1931, Einstein visitó el Hubble.Observatorio del monte Wilson, fue testigo de cómo la Vía Láctea se alejaba de él.En respuesta a la sugerencia que le hizo Hubble, Einstein anunció oficialmente que eliminaría la constante cósmica de su teoría, argumentando que era “el mayor error de mi carrera”.Mientras tanto, los astrofísicos seguirán midiendo la velocidad a la que se expande el universo, que se conocerá como:Ley de Hubble(la vida.Ley de Hubble-Lemaître).Sin embargo, las observaciones realizadas a lo largo de la década de 1990 (especialmente con el telescopio espacial Hubble) muestran que la tasa de expansión del universo ha aumentado con el tiempo.
Esto ha llevado a los astrofísicos a teorizar que existe una misteriosa fuerza contra la gravedad.Sin embargo, esta fuerza no impedía que el universo colapsara por sí solo, sino que lo alejaba activamente.Hoy conocemos este poder como:energía oscura.conmateria oscura, es un elemento clave del modelo cosmológico más ampliamente aceptado.Materia oscura fría lambda(LCDM) modelo.
Agujeros negros, lentes y ondas.
En 1915, solo unos meses después de que Einstein publicara el GR, el físico y astrónomo alemán Karl Schwarzschild encontró una solución a la ecuación de campo de Einstein que predecía la existencia de agujeros negros.De acuerdo con esta solución, la masa de una esfera se puede comprimir de modo que su velocidad de escape de su superficie sea igual a la velocidad de la luz.esto es ahoraRadio de Schwarzschild, que describe la dimensión mínima que debe colapsar una masa esférica para formar un agujero negro.
En 1924, Eddington observó cómo la teoría de Einstein podía permitir a los astrónomos descartar la existencia de estrellas visibles con densidades excesivamente grandes.Según Eddington, un objeto tan denso tendría “tanta curvatura espaciotemporal que el espacio se cerrará alrededor de la estrella y nos dejará afuera (es decir, en ninguna parte)”.
En 1931, el astrofísico indio-estadounidense Subrahmanyan Chandrasekhar ideó una solución para la RS al calcular cómo la materia degenerada de electrones de suficiente masa (en un cuerpo que no gira) se desintegra por sí sola.Esto se hizo conocido comoLímite de Chandrasekhar.En combinación con los cálculos de Schwarzschild, los astrofísicos ahora tienen estimaciones de los límites de masa y radio de los