El Quelonio Volador

Efecto de arrastre de marco El efecto de arrastre de marco, la séptima prueba de la relatividad general y la segunda para involucrar la prueba del giro del cuerpo, revela más claramente el aspecto Machian de la teoría de Einstein. De hecho, resulta curioso que Einstein no trabajó en este efecto en sí mismo, dado que había obtenido efectos de arrastre de marco explícitos en todos sus intentos anteriores de teorías de campo gravitacionales, y que todavía considerado principio de Mach como pilar filosófico de la relatividad general en 1918. La razón que sea, no fue hasta ese año que la fórmula de arrastre de marco general relativista fue derivada por Hans Thirring (Foto arriba izquierda) (1888-1976) y Josef Lense (1890-1985)(Foto arriba derecha), después de que el efecto es ahora generalmente llamado.   En un giro irónico, Thirring no pretendía hacer los cálculos había querido construir un experimento de arrastre de marco (una versión cilíndrica del experi...

Efecto geodésico : El efecto geodésico nos brinda una sexta prueba de la relatividad general (después de las tres pruebas clásicas más el retraso de Shapiro y el púlsar binario)( ver publicación anterior), y es la primera que involucran el giro del cuerpo de prueba. El efecto se presenta en la forma en que el impulso angular es transportado a través de un campo gravitacional en la teoría de Einstein. Es este y su amigo y colega Willem de Sitter (1872-1934), quien fue fundamental en hacer conocer en el extranjero la relatividad general, comenzaron a estudiar este problema cuando la teoría tenía menos de un año de edad. Encontró que el sistema Tierra-Luna sometería una precesión en el campo del Sol, un caso especial que se conoce ahora como la de Sitter o "efecto solar geodésico"  (aunque "heliodetic" podría ser más descriptivo). El cálculo de Sitter se extendió a cuerpos como la Tierra en rotación por dos de sus compatriotas: en 1918 por el matemático Jan Schouten ...

Espacio-tiempo y giro (Movimiento rotatorio - Centrifugado) Las muchas caras del Spin (giro): Muchos de los más profundos misterios de la naturaleza vienen en grupos de tres. ¿Por qué el espacio tiene tres dimensiones espaciales (las que podemos ver, de todas formas)? ¿Por qué hay tres dimensiones fundamentales en física (masa M, longitud l y el tiempo T)? ¿Por qué tres constantes fundamentales en la naturaleza (constante de gravitación universal de Newton G, la velocidad de la luz c y h la constante de Planck)? ¿Por qué tres generaciones de partículas fundamentales en el modelo estándar (por ejemplo, los arriba/abajo, encanto/extraño y superior/inferior quarks)? ¿Por qué los agujeros negros tienen sólo tres propiedades: masa, carga y exprimir? Nadie sabe las respuestas a estas preguntas, ni cómo o si pueden estar conectados. Pero algunos han buscado pistas en la última llamada de estas propiedades: spin. El Espacio-tiempo está deformado y retorcido por la masa y rotac...

Testeando a Einstein The Binary Pulsar: Los púlsares giran rápidamente, las estrellas de neutrones que emiten pulsos de radio regular cuando giran. Como tal, actúan como relojes que permite controlar sus movimientos orbitales con mucha precisión. Pruebas basadas en estos objetos son particularmente valiosas porque permiten campos gravitacionales más fuertes que los de nuestro propio sistema solar. Las sondas: no tienen fuertes campo por cualquier medio, pero podría decirse que tiene un "moderado-campo" para pruebas. (Vease ESPACIO-tiempo: desde los Griegos a Gravity Probe B - 7) El primer púlsar binario (un púlsar y otro objeto en órbita alrededor de otro) fue descubierto en 1974 por Joseph Taylor y Russell Hulse durante una búsqueda sistemática de nuevos púlsares; pasa por el nombre prosaico B1913 + 16. El compañero también es un objeto compacto, es probable que una estrella de neutrones. Como que órbita alrededor de otra, ambas estrellas continuamente están a...

Probando a Einstein: El retraso de Shapiro Hasta la década de 1960 parece que la relatividad general había sido probada experimentalmente en todo lo que se podía, y los físicos gravitacionales quedaron para centrarse en los aspectos matemáticos de la teoría. Un frustrado Richard Feynman escribió a su esposa lo siguiente de una conferencia en 1962: "no estoy recibiendo nada fuera de la reunión. Estoy aprendiendo nada... Hay una gran cantidad de actividad' en el campo' de estos días, pero este 'actividad' es, principalmente en mostrar que la anterior actividad de alguien resultó en un error o nada útil... Es como muchos gusanos tratando de salir de una botella por arrastrándose todos sobre si mismos... Recuerdame no ir más a las reuniones de gravedad !" La era espacial cambió todo eso. En 1964, Irwin Shapiro se dio cuenta de que si la relatividad general fue correcta, una señal luminosa que se envían a través del sistema solar allá el Sol a un p...

Cambio de perihelio de mercurio: Mercurio había provisto su primera verdadera prueba "clásica" de la relatividad general de Einstein, y formó la base inmediata para la rápida aceptación de su teoría por sus pares. Los astrónomos habían conocido desde la época de Urbain Le Verrier en 1859 la órbita de mercurio (medida por la ubicación de su perihelio, acercamiento del planeta al Sol) fue girando demasiado rápidamente alrededor del Sol a explicarse por factores conocidos como el perturbador de la influencia de los otros planetas. Todas las explicaciones para este fenómeno (como la noción de que un nuevo planeta llamado a "Vulcano" laicos dentro de la órbita de mercurio) habían fracasado. Cuando Einstein encontró que su teoría explica el avance del perihelio anómalo perfectamente con ninguna suposición especial, experimentó palpitaciones del corazón y fue (como escribió a un colega) "durante varios días junto a mí con gozosa emoción". La prueba del...

Redshift gravitatorio: Esta fue la primera prueba experimental de la gravitación que Einstein propuesto, y a menudo se llama una de las "tres pruebas clásicas" de la relatividad general. La existencia del efecto redshift gravitatorio, sin embargo, sigue desde el principio de equivalencia solo, por lo que no es una prueba de la relatividad general per se y más bien se agrupa con las pruebas fundamentales. (Algunos han llamado la "prueba de la mitad" de Einstein "dos y medio clásico pruebas" de la relatividad general.) Un reloj en un campo gravitacional es, por el principio de equivalencia, indistinguible de uno idéntico en un marco de referencia acelerado. El redshift gravitatorio así equivale a un desplazamiento Doppler entre dos fotogramas de aceleración. R.V. Pound, G.A. Rebka y J.L. Snider hizo la primera medición precisa de este efecto en la década de 1960 con el cambio de frecuencia entre dos atómicos "relojes" moviendose arriba y abajo de...

Pruebas de Einstein Un trabajo sin terminar: Movimiento de una estrella alrededor del centro galáctico, demostrando que Sagitario A * es un agujero negro (adaptado de Schödel et al, naturaleza, 17 de octubre de 2002)   La teoría de la relatividad general de Einstein ha pasado todas las pruebas que como nunca se ha puesto. Sin embargo, hay al menos cuatro buenas razones para pensar que la teoría es incompleta y eventualmente tendrá que ser derrocado en igual que forma que lo fue Newton. En primer lugar, la relatividad general predice su propia desaparición; descompone en singularidades, regiones donde la curvatura del espacio-tiempo se vuelve infinita y ya no se pueden aplicar las ecuaciones de campo. Estos no pueden ser despedidos como meras Curiosidades académicas, porque al parecer ocurren en el universo real si sostiene la relatividad general. El trabajo teórico de Stephen Hawking y otros ha demostrado que las singularidades deben formarse dentro de ...

Espacio-tiempo de Einstein: El principio de equivalencia Felizmente Einstein pensaba (1907): "para un observador cayendo libremente del techo de una casa, el campo gravitacional no existe"(izquierda). A la inversa (derecha), un observador en una caja cerrada — como un ascensor o nave espacial — no puede saber si su peso es debido a la gravedad o aceleración. Nota Quelonia: Los Astronautas en la Estación Espacial, aparentemente están ingrávidos, pero en realidad la aceleración de su caída compensa a la gravedad de la Tierra, entonces las cosas flotan a bordo. Poco después de completar su teoría especial, Einstein tuvo el "pensamiento más feliz de su vida" (1907). Sucedió mientras estaba sentado en su silla en la Oficina de patentes de Berna y preguntandose lo que sería, como tratar de dejar caer una pelota mientras caen del lado de un edificio. Einstein se dio cuenta de que una persona que acelera hacia abajo junto con la pelota no será capaz de ...

Espacio-tiempo de Einstein: Relatividad especial La Física a finales del siglo XIX se encontraba en crisis: hubo perfectamente buenas teorías de la mecánica (Newton) y electromagnetismo (Maxwell), pero no parecen estar de acuerdo. La  Luz era conocida por ser un fenómeno electromagnético, pero no obedece a las mismas leyes de la mecánica como asunto. Experimentos de A. de Albert Michelson (1852-1931) y otros en la década de 1880 mostraban que siempre viaja con la misma velocidad, independientemente de la velocidad de su fuente. Los físicos mayores lucharon con esta contradicción de diversas maneras. En 1892 George F. FitzGerald (1851-1901) y Hendrik A. Lorentz (1853-1928) independientemente encontraron que podrían conciliar teoría y experimentar si se postula que el aparato detector fue cambiando su forma y tamaño en una forma característica que depende de su estado de movimiento. En 1898, J. Henri Poincaré (1854-1912) sugirió que los intervalos de tiempo, así co...

Espacio-tiempo antes de Einstein: La revolución científica: A la derecha: Nicolás Copérnico (1473-1543) trasladó el Universo del centro de la Tierra de Aristóteles  al Sol. Este traslado fue, sin embargo, no tan atrevido como a menudo se piensa, por Hipparchus y Ptolomeo ya habían trasladado la "órbita" del Sol lejos del centro de la Tierra (introduciendo la"excentricidad"). Como él mismo Copérnico señaló cerca del principio De Revolutionibus: "nada impide a la Tierra que se mueva... No es el centro de todas las revoluciones." Además, aunque él re-centra el cosmos cinemático en el Sol, Copérnico no fija el espacio dinámicamente a la estructura del resto del Sol o cualquier otro organismo, pero siguió a Aristóteles asociándola metafísicamente con la «esfera de las estrellas fijas», que (escribió): "contiene en sí mismo y todo y por lo tanto, es inamovible. Es sin duda el lugar del Universo, a la que se comparan el movimient...