Publicamos el comentario publicado en el Diario Le Monde de Francia, relacionado con el físico que revolucionó la ciencia.
Una de las más famosas ecuaciones de la ciencia publicada el 25 de noviembre de 1915 en la revista de la Academia Prusiana de Ciencias (Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften Preußischen zu Berlin, páginas 844-847), es la ecuación de Einstein, E = mc² Es la ecuación fundamental de la relatividad general.
La teoría de la relatividad general conduce a dos conclusiones revolucionarias que siguen siendo válidas hoy en día. La primera es que el espacio y el tiempo están vinculados. Se dice que el tiempo es la cuarta dimensión. La segunda, es que uno y otro son relativos. Es decir que el espacio y el tiempo no son absolutos y pueden estar distorsionados.
A menudo se afirma que esta teoría ha revolucionado nuestra comprensión del universo y la gravedad. Pero esta revolución no se detiene el círculo de lo físico y dio a luz a varias aplicaciones prácticas en el uso diario.
1. El GPS
GPS o Sistema de Posicionamiento Global, es probablemente la más conocida aplicación de la relatividad de Einstein. El GPS utiliza una constelación de 32 satélites que cubren toda la superficie del globo. Estos satélites orbitan la Tierra a 20,200 km de altura a una velocidad de alrededor de 14.000 km / h, para el cálculo de cientos de millones de puestos de tierra cada día. Pero todo esto no sería posible sin tener en cuenta los efectos de la relatividad.
Debido a la gran altura, la gravedad experimentada por los satélites es 17 veces menor que en el suelo. Pero el tiempo es relativo, no fluye exactamente a la misma velocidad de avance que la altitud, debido a que la fuerza ejercida gravedad no es la misma. Después de 24 horas, un reloj atómico a bordo de un satélite GPS adelanta 45 microsegundos con relación a un reloj atómico situado a ras de suelo, porque la masa de la tierra ralentiza el paso del tiempo.
El tiempo no se dilata solo por la masa de los objetos, sino también por su velocidad. Para un movimiento de reloj, como los que hay a bordo de los satélites GPS, el tiempo se ralentiza ligeramente en unos 7 microsegundos por día.
Por tanto, debemos tener en cuenta estos dos efectos opuestos combinados para sincronizar continuamente relojes a bordo de los satélites con los que están en la tierra para corregir el avance (45 microsegundos por delante y 7 microsegundos de retraso es de 38 microsegundos por delante cada 24 horas ).
38 microsegundos, que no parece mucho, pero son suficientes para distorsionar la navegación en dos minutos, provocando un error de posicionamiento de hasta diez kilómetros al día.
2. Televisores CRT
A pesar de que ahora estamos abrumados con pantallas planas, los monitores CRT han gobernado el mundo durante cuarenta años. Su televisor viejo y voluminoso no podía funcionar si no sabemos para tener en cuenta los efectos de la relatividad general de Einstein.
Por qué es eso? Porque en un CRT, la imagen es generada por un flujo de electrones que chocan una placa de emisión de luz, produciendo luz en cada estimulación por electrones. Los electrones, partículas elementales que llevan una carga eléctrica negativa, se aceleran a alta velocidad y luego son desviadas por las bobinas y generan un campo magnético para golpear el lugar denominado placa luminiscente. Pero estos electrones son acelerados a casi el 30% de la velocidad de la luz (unos 90.000 kilómetros por segundo), a esa velocidad, los efectos de la relatividad general se convierten en algo no despreciable.
Los ingenieros tuvieron que tener en cuenta la contracción de la longitud en los imanes de fabricación, de lo contrario el flujo de electrones, mal desviado, produciría imágenes totalmente ininteligibles.
3. Electromagnetismo
La teoría de la relatividad no sólo ha tenido aplicaciones tecnológicas directas, también sirve para explicar el origen de ciertos fenómenos físicos.
Usted tal vez no sepa esto, pero disfruta de los efectos de la relatividad cada vez que utiliza la electricidad, al leer estas líneas, por ejemplo.
¿Por qué? Porque generamos la mayor parte de nuestra electricidad mediante el aprovechamiento de los efectos relativistas del electromagnetismo, porque la mayoría de los generadores de electricidad producen energía a partir de un campo magnético potente.
Como entender la teoría de la relatividad? Para entender esto, hay que explicar el concepto de contracción de la longitud. La relatividad establece que si un objeto A que tiene una longitud de un metro está en movimiento con relación a un observador estacionario B, la longitud del objeto percibido por el observador A, es inferior a un metro. Esta longitud percibida depende de la velocidad del objeto A porque al moverse más rápido, va a reducirse a los ojos del observador estacionario.
El principio es el mismo para la generación de electricidad a partir de un campo magnético. Un campo magnético aplicado a un hilo en movimiento produce un flujo de electrones que se mueven a lo largo del alambre. En los electrones del repositorio, los protones (que están cargados positivamente) están en movimiento, es en este punto que la contracción de la longitud se aplica desde el punto de vista de los electrones, el espacio entre cada protón es más corto. La carga positiva aumenta la densidad de las partículas y por lo tanto crea una corriente eléctrica también cargada positivamente.
4. El color de oro
Tal vez se trata de un ejemplo trivial, pero por sorprendente que parezca, el color del oro también se debe a los efectos de la teoría de la relatividad.
Para entender esto, hay que examinar el átomo del oro. Un átomo de oro es bastante pesado. Se compone de un núcleo de 79 protones y muchos electrones orbitando el núcleo. Los electrones pueden tener diversas «órbitas» más o menos cercanos al núcleo, al igual que los planetas del sistema solar giran alrededor del Sol a una corta distancia.
La velocidad de revolución de los electrones situados más cerca del núcleo es tan alta (aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz, 150 000 m / s) produce los efectos relativistas. La longitud de contracción muestra estos electrones más cerca unos de otros e influye en las longitudes de onda que absorben y reflejan.
Sin estos efectos relativistas, los átomos de oro deberían ser teóricamente longitudes de onda en el ultravioleta, es decir en el espectro no visible de la luz. Sin embargo, los átomos de oro absorben realmente la luz en la parte azul del espectro visible y por lo tanto reflejan la luz entre el amarillo y el rojo, de ahí el color dorado que brilla.
Fuente: Le Monde – Francia
