¿Qué es la teoría de la relatividad?
No existe una "teoría de la relatividad", solo dos teorías que ocasionalmente caen bajo el mismo designador: la teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general. Ambos fueron ideados por el famoso físico Albert Einstein entre 1905 y 1915. Ambas teorías alteraron la mecánica clásica de Newton, que se había mantenido durante siglos antes.
La teoría especial de la relatividad es una teoría de la estructura del espacio-tiempo, que afirma que 1) las leyes de la física son las mismas para todos los observadores en movimiento uniforme entre sí y 2) la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores, independientemente de su movimiento del movimiento de la fuente de luz. Esto lleva a extrañas consecuencias. Por ejemplo, imagine moverse en un tren que va a 100 mph al lado de otro tren que se mueve en la misma dirección a 100 mph. Desde su perspectiva, el tren a su lado se ve casi quieto. Pero imagine estar en un tren moviéndose a la velocidad de la luz, mientras está al lado de un haz de luz. En lugar de que el haz de luz parezca que se queda quieto, se mueve hacia adelante a la velocidad de la luz. La luz es extraña de esa manera.
Varias de las consecuencias que se derivan de la teoría especial de la relatividad son 1) dilatación del tiempo (los relojes que se mueven cerca de la velocidad de la luz funcionan más lentamente que los relojes estacionarios), 2) contracción de la longitud (los objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz parecen estar contraídos en la dirección del movimiento), 3) la relatividad de la simultaneidad (las cosas que parecen suceder al mismo tiempo al observador estacionario A pueden parecer que suceden en diferentes momentos al observador en movimiento B), 4) equivalencia masa-energía (masa y energía son esencialmente lo mismo y transmutable entre sí).
La teoría general de la relatividad, que fue concebida unos años después de la teoría especial de la relatividad, es una teoría de cómo funciona la gravedad. Inicialmente se basó en el principio de equivalencia, la idea de que la aceleración y la parada en un campo gravitacional de una fuerza dada son físicamente idénticas. Debido a que no se requiere una fuerza especial para crear efectos de inercia en un objeto en aceleración, Einstein propuso que deberíamos pensar lo mismo sobre la gravedad, renunciando a la noción clásica de fuerza gravitacional y en su lugar concebir la gravedad como curvas en el espacio-tiempo. Esto explica fenómenos como por qué la luz se dobla en presencia de un campo gravitacional a pesar de que carece de masa.
La teoría general de la relatividad proporciona explicaciones y hace predicciones que habrían parecido ridículas en la cosmovisión de la mecánica clásica. Además de la flexión de la luz en presencia de un campo gravitacional, predice que el tiempo pasa más lentamente en presencia de un campo de gravedad, un preceso (cambio) de las órbitas planetarias debido al torque ejercido por el campo de gravedad del Sol, se produce un arrastre de marco, por lo que es masivo los cuerpos rotativos "arrastran" el marco inercial del espacio-tiempo circundante con él, y que el universo se está expandiendo, en algunos casos más rápido que la velocidad de la luz, porque es el espacio mismo el que se expande, no los objetos dentro de él.
Desentrañar las implicaciones de estas teorías llevó décadas, y aún continúa en la actualidad. Las teorías de Einstein eran tan progresistas que tomó décadas probarlas y confirmarlas con gran precisión. En retrospectiva, las ideas de Einstein fueron validadas casi por completo.