Temas Semana 14
Limites de aplicación de la mecánica clásica
El límite clásico es la habilidad de una teoría física para aproximarse al comportamiento predicho por la mecánica clásica cuando el valor de cierto parámetro especial de estas teorías se aproxima un "valor clásico"; se usa en las teorías físicas que predicen un comportamiento no-clásico. Los casos más usuales de límite clásico son:
Postulados de la relatividad espacial
Origen de la física relativista
El límite clásico es la habilidad de una teoría física para aproximarse al comportamiento predicho por la mecánica clásica cuando el valor de cierto parámetro especial de estas teorías se aproxima un "valor clásico"; se usa en las teorías físicas que predicen un comportamiento no-clásico. Los casos más usuales de límite clásico son:
·
El límite clásico de la mecánica cuántica, donde el parámetro especial
es la constante de Planck y su valor clásico es
0: .
·
El límite clásico de la teoría de la relatividad especial o
general, donde el parámetro especial es la velocidad de la luz y su valor clásico es
infinito:
La física que impera hasta finales
del siglo XIX se fundamenta en la relación causa-efecto (todo efecto es
producido por una causa de existencia previa), en la creencia de que el único
límite al conocimiento de las cosas reside en la sofisticación del aparato de
medida necesario para obtenerlo y en que las leyes de la física son expresables
mediante una ecuación matemática, más o menos sencilla, cuya solución es única
y determinista. Concibe la transmisión del efecto con velocidad infinita
(relación causa-efecto instantánea). Las herramientas de que dispone son la
concepción galileana del espacio, las leyes de Newton de la dinámica y el
cálculo infinitesimal.
Esta física explica en términos de
ecuaciones sencillas y fenómenos bien conocidos la mayoría de los efectos naturales
observables a simple vista, dando una descripción adecuada y muy útil de ellos.
Tras los trabajos de A. Einstein,
en los que el tiempo pasaba de ser una variable independiente del espacio a ser
una variable más, acoplada a las variables espaciales, el concepto de
simultaneidad de sucesos dejó de tener sentido como absoluto y pasa a depender
explícitamente de la posición y estado dinámico del observador, es decir, se
relativiza. Esta concepción de relatividad obligó a revisar conceptos clave
como masa y energía.
La física clásica es deducida de
la física relativista cuando la velocidad de los observadores es mucho menor
que la velocidad de la luz, que se toma como constante universal.
Postulados de la relatividad espacial
La
teoría de la relatividad especial fue presentada por Albert Einstein en su
trabajo Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, en 1905. El
formalismo básico de la teoría ya había sido descubierto un año antes por
Poincaré y por Lorentz, aunque Einstein desconocía estos trabajos (y trabajos
aún anteriores en los que se utilizaban las transformaciones de Lorentz,
incluso antes de que las postulase físico holandés).
El
éxito de Einstein consistió en eliminar un gran número de hipótesis hechas por
Lorentz hasta reducir la teoría de la relatividad a dos postulados muy simples
que parten de la experimentación. Posteriormente, en 1916, Einstein publicó la
teoría de la relatividad general, que globaliza todos los hechos físicos y de
la que la teoría que se explica aquí es sólo un caso especial (y de ahí el
nombre).
Origen de la física relativista
A
finales del siglo XIX la teoría electromagnética había demostrado su vericidad
de un modo aplastante. Por otro lado la mecánica de Newton había hecho
predicciones válidas siempre que se puso a prueba. Sin embargo, ambas teorías
eran incompatibles entre sí: mientras las ecuaciones de Newton eran invariantes
de Galileo las ecuaciones de Maxwell resultaron no serlo. Además en ellas
aparecía una velocidad constante (
) que era independiente del observador o de la velocidad de
la fuente.
) que era independiente del observador o de la velocidad de
la fuente.
El
hecho de que las ecuaciones de Maxwell no fuesen invariantes de Galileo se
podía deber a tres motivos, principalmente:
Las
ecuaciones de Maxwell no son válidas
Existe
un sistema de referencia preferido (éter) respecto al cual se puede medir
absolutamente cualquier movimiento
Las
transformaciones de Galileo no son las adecuadas
La
primera de estas opciones se descartó casi de inmediato, las ecuaciones de
Maxwell estaban harto comprobadas.
La
segunda opción (que venía implicada por la tercera) no era muy creíble, ya que
el éter debería presentar unas características totalmente contradictorias entre
si.
Fue
el experimento de Michelson-Morley, en 1887, el que proporcionó pruebas
experimentales de la constancia de la velocidad de la luz, que se convirtió en
uno de los postulados de la teoría de la relatividad. Esto implicaba que las transformaciones
de Galileo no eran correctas.
Comentarios
Publicar un comentario