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Teoria da relatividade

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Projecção bidimensional de um analogia tridimensional da curvatura do espaço-tempo descrito na Relatividade Geral.

A teoria da relatividade, ou simplesmente de relatividade, refere-se especificamente duas teorias de Albert Einstein : relatividade especial e relatividade geral . No entanto, "relatividade" também pode se referir a Relatividade de Galileu.

O termo "teoria da relatividade" foi cunhado por Max Planck em 1908 para enfatizar como a relatividade especial (e mais tarde, a relatividade geral) utiliza o princípio da relatividade.

A relatividade especial

A relatividade especial é uma teoria da estrutura de espaço-tempo. Foi introduzido em Albert Einstein 1905 's " . Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento "A relatividade especial é baseada em dois postulados que são contraditórias em mecânica clássica :

  1. As leis da física são as mesmas para todos os observadores em uniforme movimento relativo um ao outro ( Galileu 's princípio da relatividade),
  2. A velocidade da luz numa vácuo, é a mesma para todos os observadores, independentemente do seu movimento relativo ou do movimento da fonte da luz .

A teoria resultante tem muitas conseqüências surpreendentes. Algumas delas são:

  • Dilatação do tempo: Mover os relógios são medidos para assinalar mais lentamente do que o relógio "estacionário" de um observador.
  • Contracção Comprimento: Objectos são medidos para ser encurtada na direcção em que eles se movem em relação ao observador.
  • Relatividade da simultaneidade: dois eventos que aparecem em simultâneo para um observador Um não será simultâneo para um observador B se B está se movendo em relação a A.
  • Equivalência massa-energia: E = mc², energia e massa são equivalentes e transmutáveis.

A característica definidora da relatividade especial é a substituição do Transformações galileanas de mecânica clássica pela Transformações de Lorentz. (Veja as equações de Maxwell de eletromagnetismo e introdução à relatividade especial ).

A relatividade geral

A relatividade geral é uma teoria da gravitação de Einstein desenvolveu nos anos 1907-1915. O desenvolvimento da relatividade geral começou com a princípio de equivalência, nos termos do qual os estados de movimento acelerado e sendo em repouso numa campo gravitacional (por exemplo, quando em pé na superfície da Terra) são fisicamente idênticos. O resultado disso é que queda livre é movimento inercial: Em outras palavras um objeto em queda livre está caindo porque é assim que os objetos se movem quando não há força exercida sobre eles, em vez de este ser devido à força da gravidade como é o caso da mecânica clássica . Isto é incompatível com a mecânica clássica e relatividade especial porque naqueles teorias inercial objetos em movimento não podem acelerar com respeito um ao outro, mas os objetos em queda livre fazê-lo. Para resolver esta dificuldade Einstein propôs pela primeira vez que o espaço-tempo é curvo. Em 1915, ele criou o Equações de campo de Einstein que se relacionam a curvatura do espaço-tempo com a massa, energia e quantidade de movimento dentro dele.

Algumas das consequências da relatividade geral são:

  • O tempo passa mais lentamente em potenciais gravitacionais mais baixos. Isto é chamado dilatação do tempo gravitacional.
  • Órbitas precess de forma inesperada na teoria da gravidade de Newton. (Isto foi observado na órbita de mercúrio e em pulsares binários).
  • Mesmo os raios de luz (que são de peso) de curvatura, na presença de um campo gravitacional .
  • O Universo está se expandindo, e as partes mais distantes do que estão se afastando de nós mais rápido do que a velocidade da luz . Isso não contradiz a teoria da relatividade especial, uma vez que é o próprio espaço que está se expandindo.
  • Frame-arrastamento, em que uma massa em rotação "arrasta" o espaço-tempo ao seu redor.

Tecnicamente, a relatividade geral é um teoria métrica de gravitação cuja definição característica é o uso das equações de campo de Einstein. As soluções das equações de campo são tensores métricas que definem a topologia dos objectos de espaço-tempo e como mover inercial.

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