¿Por qué se llevó Einstein el Premio Nobel?

Cuando Albert Einstein ganó el Premio Nobel de Física en 1921, no fue sólo por sus logros científicos. También fue un gran embajador público de la ciencia y una inspiración para personas de todo el mundo.

Einstein publicó la teoría de la relatividad en 1905, su «año del milagro».

Einstein publicó la teoría de la relatividad en 1905, su «año del milagro». Recibió el Premio Nobel de Física en 1921.

La teoría de la relatividad especial de Einstein se basa en dos postulados.

La teoría de la relatividad especial de Einstein se basa en dos postulados.

  • Las leyes de la física son invariantes (es decir, idénticas) en todos los sistemas de referencia inerciales.
  • La velocidad de la luz en el vacío es constante, independientemente de la velocidad de la fuente de luz o del observador.

El primer postulado afirma que las leyes de la física son invariantes (es decir, idénticas) en todos los marcos de referencia inerciales.

El primer postulado afirma que las leyes de la física son invariantes (es decir, idénticas) en todos los marcos de referencia inerciales. En otras palabras, si dos objetos se mueven a una velocidad constante entre sí y se cruzan, su velocidad relativa inmediatamente después de cruzarse será exactamente la misma que antes de hacerlo.

Esto significa que los objetos en reposo permanecerán en reposo, y los objetos en movimiento permanecerán en movimiento con una velocidad constante. Esta es la primera ley del movimiento de Newton -que ha sido verificada experimentalmente por un enorme número de científicos a lo largo de cientos de años- y la teoría de Einstein la asume como verdadera.

El segundo postulado afirma que la velocidad de la luz en el vacío es constante independientemente de la velocidad de la fuente de luz o del observador.

El segundo postulado de Einstein afirma que la velocidad de la luz en el vacío es constante, independientemente de la velocidad de la fuente de luz o del observador. La luz viaja a una velocidad fija, 186.000 millas por segundo (299.792 kilómetros por segundo). Tanto si viaja a 1 milla por hora como a 1 millón de millas por hora (1 billón de kilómetros por hora), la luz seguirá tardando exactamente un segundo en viajar desde la ventana de su habitación hasta la Luna. Lo bueno de este postulado es que se cumple incluso si te mueves muy rápido. Si pudieras acelerar hasta el 99% de la velocidad de la luz, lo que te llevaría más de 6 años con la tecnología actual, y dejar la Tierra para siempre con la única compañía de tu perro, entonces, por muy rápido que fueras cuando iniciaste tu viaje desde la Tierra -por no decir que te alejaras a toda velocidad de tus amigos y familiares sin volver a casa nunca más-, seguirías tardando exactamente un año para que cualquiera que te observara desde nuestra posición actual en la superficie de la Tierra viera algún cambio perceptible en cualquier dirección. ¿Lo ves? Las leyes que rigen el espacio einsteiniano son bastante sencillas; ¡no cambian dependiendo de si las cosas se mueven a su alrededor con suficiente rapidez!

Las teorías de Einstein se apoyan en datos empíricos y experimentos, incluyendo las observaciones del eclipse solar de 1919, el experimento Pound-Rebka, el experimento Ives-Stillwell y otros.

Las teorías de Einstein se apoyan en datos empíricos y experimentos, como las observaciones del eclipse solar de 1919, el experimento Pound-Rebka, el experimento Ives-Stillwell y otros.

Las teorías de Einstein explican una amplia gama de fenómenos, desde la existencia y estructura de los agujeros negros hasta el comportamiento de los objetos en los campos gravitatorios.

Según las teorías de Einstein, el tiempo y el espacio forman un continuo de cuatro dimensiones conocido como «espacio-tiempo».

Una de las ideas más importantes de Einstein fue que el tiempo y el espacio forman un continuo de cuatro dimensiones conocido como «espacio-tiempo».

El espacio-tiempo es el tejido subyacente del universo. Es una representación geométrica del espacio y el tiempo combinados, donde cada punto de nuestro universo puede describirse mediante cuatro coordenadas (tres coordenadas espaciales y una coordenada temporal). La geometría viene determinada por su tensor métrico, que nos da información sobre cómo se miden las distancias entre dos puntos del espacio-tiempo.

El tamaño y la forma del espacio dependen de la distribución y el movimiento de la materia.

La teoría de la gravedad de Einstein, publicada en 1915, nos dice que el tamaño y la forma del espacio dependen de la distribución y el movimiento de la materia. En concreto, esto significa que si el Universo fuera más pequeño de lo que es ahora (por ejemplo, si hubiera habido más materia de la que vemos hoy), la luz de las galaxias lejanas habría tenido que viajar para llegar a nosotros en un momento anterior. La luz viaja a una velocidad fija: 300 millones de metros por segundo en el vacío. Por eso, si miras al espacio desde la superficie de la Tierra, puedes calcular cuánto tiempo hace que ocurrieron diferentes acontecimientos midiendo su distancia desde la Tierra en años luz (la distancia que recorre la luz en un año). Llamamos a esta unidad «pársecs» (pc), donde el paralaje se refiere a cuánto se mueve algo contra su fondo cuando se ve desde dos lugares diferentes separados por un ángulo llamado ángulo de paralaje.

En 1915, Einstein presentó una nueva teoría general (teoría de la relatividad general). Su teoría explicaba una amplia gama de fenómenos, desde la existencia y la estructura de los agujeros negros hasta el comportamiento de los objetos en los campos gravitatorios, pero también se ocupaba de algo más: la cosmología.

En 1915, Einstein presentó una nueva teoría general (teoría de la relatividad general). Su teoría explicaba un amplio abanico de fenómenos, desde la existencia y estructura de los agujeros negros hasta el comportamiento de los objetos en los campos gravitatorios, pero también se ocupaba de algo más: la cosmología.

La relatividad general es interesante porque explica cómo funciona la gravedad a grandes escalas. Las dos teorías anteriores eran buenas para describir lo que ocurre a pequeñas escalas alrededor de la Tierra; por ejemplo, si dejas caer una manzana de tu mano y ves cómo cae hacia tus pies debido a la fuerza de la gravedad que tira de ella. Pero la relatividad especial no podía explicar por qué cosas como los planetas orbitan alrededor de las estrellas o las galaxias se mueven por el espacio, y como estos movimientos están causados por la gravedad y no por otra fuerza como el electromagnetismo (como la electricidad puede utilizarse para producir campos magnéticos), eso significaba que necesitábamos otra ley.

La cosmología es una ciencia que estudia cómo se comporta nuestro universo en su conjunto: por qué existe y cómo cambia con el tiempo.

¿En qué se diferencia la cosmología de la astronomía? La astronomía es el estudio de los objetos del espacio, como los planetas o las estrellas. La cosmología da un paso más al estudiar cómo se comporta el universo en su conjunto. También tiene en cuenta escalas de tiempo mayores que las de la astronomía; por ejemplo, se pregunta si nuestro universo se expandirá para siempre o si finalmente detendrá su expansión y comenzará a contraerse de nuevo (un estado conocido como «el gran crujido»).

La cosmología está estrechamente relacionada con la física porque muchas de sus preguntas requieren conocimientos sobre las leyes fundamentales de la naturaleza, como la gravedad y el electromagnetismo (que rigen la atracción de la materia), la mecánica cuántica (que rige la interacción de la luz con la materia) y la termodinámica (que describe cómo fluye el calor). Todos estos campos son ramas de la ciencia que se desarrollaron por primera vez en Europa durante el siglo XIX.

Conclusión

La teoría de la relatividad general de Einstein se ocupa de la estructura del espacio-tiempo y de cómo afecta a los movimientos de los objetos en él. Esta teoría ha sido demostrada por numerosos experimentos, como los realizados durante los eclipses solares (cuando la luz de estrellas lejanas pasa cerca de nuestro sol).

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