Archivo diario: febrero 8, 2012

Las transformaciones de Lorentz


Básandose en el experimento de Michelson-Morley el físico holandés Herdrik Lorentz sugirió en 1895 unas nuevas ecuaciones de transformación  para pasar de un sistema de referencia a otro, se trataba de unas ecuaciones para hacer compatible la constancia de la velocidad de la luz.  Lorentz sugirió que los cuerpos que se desplazan por el éter se contraerían y el ritmo de sus relojes disminuiría. Esta contracción y esta disminución del ritmo de los relojes sería tal que todos los observadores medirían la misma velocidad de la luz, independientemente de su movimiento respecto al éter, así supuso una teoría del éter en la cual objetos y observadores viajarían a través de un éter estacionario, sufriendo un acortamiento físico . (Lorentz todavía lo consideraban como una substancia real).

Diagrama de Minkowski.

La explicación de Lorentz suministraba una reconciliación parcial entre la física newtoniana y el electromagnetismo, que se conjugaban aplicando la transformación de Lorentz, que vendría a sustituir a la transformación de Galileo vigente en el sistema newtoniano. La formulación del electromagnetismo frente a las transformaciones de Lorentz fue también estudiada por el físico francés Henri Poincaré. Cuando las velocidades involucradas son mucho menores que c (la velocidad de la luz), las leyes resultantes son en la práctica las mismas que en la teoría de Newton, y las transformaciones se reducen a las de Galileo. De cualquier forma, la teoría del éter fue criticada incluso por el mismo Lorentz debido a su naturaleza ad hoc. Posteriormente,  tal vez apoyado en los trabajdos de Poincaré,  Hermann Minkowski (22 de junio de 1864 – 12 de enero de 1909) propuso el modelo cuatridimensional del espacio tiempo que permitían una mejor comprensión del trabajo de Einstein como una geometría  geometría no-euclideana en el que el tiempo y elespacio no son entidades separadas sino variables íntimamente ligadas en el espacio de cuatro dimensiones del espacio-tiempo. En este espacio de Minkowski la transformación de Lorentz adquiere el rango de una propiedad geométrica del espacio. Esta representación sin duda ayudó a Einstein en sus trabajos posteriores que culminaron con el desarrollo de la relatividad general.

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El experimento de Michelson-Morley


Hacia finales del siglo XIX, de acuerdo a la mecánica clásica , los científicos creían hallarse próximos a una descripción completa del universo conocido, haciendo mediciones más finas se podría llegar finalmente a ese objetivo, ya que se le veía como un reloj de precisión, en el cual bastaba medir para cada objeto observado su velocidad y posición en un momento dado y predecir su comportamiento futuro.

 Pensaban también que la luz se propagaba a través de un medio continuo, al cual le llamaron éter, y que las ondas  de radio y la luz (de acuerdo a las ecuaciones de Maxwell)  se transmitían a través de ese medio como ocurre con el sonido que son ondas de presión en el aire, o el caso de una vibración en un medio elástico. Se creía que la luz “se propagaría a  velocidad fija, pero que si un observador viajaba por el éter en la misma dirección que la luz, la velocidad de ésta le parecería menor, y si viajaba en dirección opuesta a la de la luz, su velocidad le parecería mayor.

Así sí se diseña un interferómetro de luz y una serie de experimentos realizados   por Albert Michelson y Edward Morley en la Case School of Applied Science, en Cleveland, Ohio, en 1887. Sin embargo una serie de experimentos realizados ,  llegaron a resultados sorprendentes . Partiendo del supuesto de que la Tierra gira sobre su eje y alrededor del Sol,  se mueve con velocidades variables. Hicieron un experimento para medir la velocidad de dos haces de luz uno perpendicular al otro. Michelson y Morley no observaron diferencias diarias ni anuales entre las velocidades de ambos rayos de luz. Era como si ésta viajara siempre con la misma velocidad con respecto al observador, fuera cual fuera la rapidez y la dirección en que éste se estuviera moviendo..


Nota basada en el cap 1 del libro: “El Universo es una cáscara de nuez” de Stephen Hawking.   Breve-historia-de-la-relatividad.doc.  Material gráfico tomado de la wikipedia.

El Universo es una cáscara de nuez


El libro El Universo es una cáscara de nuez de Stephen Hawkins es un obra de divulgación científica muy importante para quienes nos interesamos en conocer acerca  el paradigma del Universo.

Está escrito en forma amena y un libro que nos permite comprender r y al mismo tiempo nos conmueve ya que através de su lectura nosotros experimentamos la emoción de los últimos descubrimientos a medida que se van desentrañando los secretos del Cosmos. No lleva en un extraodinario viaje a  través del  espacio-tiempo,  y trata aspectos tales como: partículas, membranas, cuerdas, las diferentes dimensiones donde los agujeros negros aparecen y desaparecen llevándose el secreto de la estructura y origen del universo, esa pequeña cáscara de nuez, la semilla cósmica primordial del que surgió nuestro universo más o menos conocido. Sus capítulos son:  1) Breve historia de la relatividad 2) La forma del tiempo, 3)  El universo es una cáscara de nuez, 4) Prediciendo el futuro, 5) Protegiendo el pasado, 6) ¿será nuestro futuro como Star Trek o no? 7) Los nuevos universos membrana. Vale la pena tener la edición ilustrada, por su profusión de figuras y las explicaciones que se dan que permiten entender mejor el contenido del libro. El Universo es una cáscara de nuez. Stephen Hawling. Ed.  Planeta, Barcelona 2002.

Es posible conseguir el pdf  (texto únicamente) en la red.  En los comentarios de esta nota ya puse el capítulo 1, para irlo desarrollando y comentando, estoy elaborando otras notas para aclarar puntos específicos. Agradezco de antemano su participación en está apasionante historia en el tiempo de los conceptos delUniverso en el que vivimos. Recomiendo como lectura complementaria “La historia del tiempo” del mismo autor publicado en 1988 en español, con prólogo de Carl Sagan.