Albert Einstein desarrolló su teoría de la relatividad en artículos publicados en 1905 y 1915. En 1914, Gunnar Nordström intentó unificar la gravedad y el electromagnetismo en su teoría de la gravitación de cinco dimensiones. En 1919, la relatividad general reemplazó a todos los otros modelos gravitacionales, incluidas las leyes de Newton, cuando Arthur Eddington observó lentes gravitacionales alrededor de un eclipse solar que coincidía con las ecuaciones de Einstein., A partir de entonces, el matemático alemán Theodor Kaluza promovió la idea de la relatividad general con una quinta dimensión, que en 1921 el físico sueco Oskar Klein dio una interpretación física de una teoría prototípica de cuerdas, un posible modelo de gravedad cuántica y teoría potencial de todo.

Einstein ecuaciones de campo incluyen una constante cosmológica para dar cuenta de la supuesta staticity del universo. Sin embargo, Edwin Hubble observó en 1929 que el universo parece estar expandiéndose., En la década de 1930, Paul Dirac desarrolló la hipótesis de que la gravitación debería disminuir lenta y constantemente a lo largo de la historia del universo. Alan Guth y Alexei Starobinsky propusieron en 1980 que la inflación cósmica en el universo muy temprano podría haber sido impulsada por un campo de presión negativa, un concepto que más tarde se acuñó como «energía oscura», que se encontró en 2013 que compuso alrededor del 68,3% del universo temprano.

en 1922, Jacobus Kapteyn propuso la existencia de la materia oscura, una fuerza invisible que mueve las estrellas en las galaxias a velocidades más altas que la gravedad por sí sola., Se encontró que en 2013 comprendía el 26,8% del universo temprano. Junto con la energía oscura, la materia oscura es un valor atípico en la relatividad de Einstein, y una explicación de sus efectos aparentes es un requisito para una teoría exitosa del todo.

en 1957, Hermann Bondi propuso que la masa gravitacional negativa (combinada con la masa inercial negativa) cumpliría con el fuerte principio de equivalencia de la relatividad general y las leyes del movimiento de Newton. La prueba de Bondi produjo soluciones sin singularidad para las ecuaciones de relatividad.,

Las primeras teorías de la gravedad intentaron explicar las órbitas planetarias (Newton) y órbitas más complicadas (por ejemplo, Lagrange). Luego vinieron los intentos fallidos de combinar la gravedad y las teorías de la gravedad de onda o corpuscular. Todo el panorama de la física cambió con el descubrimiento de las transformaciones de Lorentz, y esto llevó a los intentos de reconciliarlo con la gravedad. Al mismo tiempo, los físicos experimentales comenzaron a probar los fundamentos de la gravedad y la relatividad: la invariancia de Lorentz, la desviación gravitacional de la luz, el experimento de Eötvös., Estas consideraciones llevaron al desarrollo de la relatividad general.

modelos electrostáticos (1870-1900)editar

a finales del siglo XIX, muchos intentaron combinar la Ley de fuerza de Newton con las leyes establecidas de la electrodinámica, como las de Weber, Carl Friedrich Gauss, Bernhard Riemann y James Clerk Maxwell. Esos modelos se utilizaron para explicar la precesión del perihelio de Mercurio. En 1890, Lévy logró hacerlo combinando las leyes de Weber y Riemann, por las que la velocidad de la gravedad es igual a la velocidad de la luz en su teoría., Y en otro intento, Paul Gerber (1898) incluso logró derivar la fórmula correcta para el desplazamiento del perihelio (que era idéntica a la fórmula utilizada más tarde por Einstein). Sin embargo, debido a que las leyes básicas de Weber y otros estaban equivocadas (por ejemplo, la Ley de Weber fue reemplazada por la teoría de Maxwell), esas hipótesis fueron rechazadas. En 1900, Hendrik Lorentz trató de explicar la gravedad sobre la base de su teoría del éter de Lorentz y las ecuaciones de Maxwell., Asumió, como Ottaviano Fabrizio Mossotti y Johann Karl Friedrich Zöllner, que la atracción de partículas cargadas opuestas es más fuerte que la repulsión de partículas cargadas iguales. La fuerza neta resultante es exactamente lo que se conoce como gravitación universal, en la que la velocidad de la gravedad es la de la luz. Pero Lorentz calculó que el valor para el avance del perihelio de Mercurio era demasiado bajo.

a finales del siglo XIX, Lord Kelvin reflexionó sobre la posibilidad de una teoría del todo., Propuso que cada cuerpo palpita, lo que podría ser una explicación de la gravitación y las cargas eléctricas. Sin embargo, sus ideas eran en gran parte mecanicistas y requerían la existencia del éter, que el experimento Michelson–Morley no pudo detectar en 1887. Esto, combinado con el principio de Mach, condujo a modelos gravitacionales que cuentan con acción a distancia.,

modelos invariantes de Lorentz (1905-1910)Edit

basados en el principio de la relatividad, Henri Poincaré (1905, 1906), Hermann Minkowski (1908), y Arnold Sommerfeld (1910) intentaron modificar la teoría de Newton y establecer una ley gravitacional invariante de Lorentz, en la que la velocidad de la gravedad es la de la luz. Como en el modelo de Lorentz, el valor para el avance del perihelio de Mercurio era demasiado bajo.,

Einstein (1905, 1908, 1912)editar

en 1905, Albert Einstein publicó una serie de artículos en los que estableció la teoría especial de la relatividad y el hecho de que la masa y la energía son equivalentes. En 1907, en lo que describió como «el pensamiento más feliz de mi vida», Einstein se dio cuenta de que alguien que está en caída libre no experimenta ningún campo gravitacional. En otras palabras, la gravitación es exactamente equivalente a la aceleración.

La publicación en dos partes de Einstein en 1912 (y antes en 1908) es realmente importante solo por razones históricas., Para entonces él sabía del corrimiento al rojo gravitacional y la desviación de la luz. Se había dado cuenta de que las transformaciones de Lorentz no son generalmente aplicables, pero las retuvo. La teoría afirma que la velocidad de la luz es constante en el espacio libre, pero varía en presencia de la materia. La teoría era sólo espera que cuando la fuente del campo gravitacional es estacionaria., Incluye el principio de acción mínima:

δ ∫ D τ = 0 {\displaystyle \ delta \ int d \ tau = 0\,} d τ 2=-η μ ν d x μ D x ν {\displaystyle {d\tau }^{2} = – \eta _{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,}

Einstein y Grossmann incluyen geometría riemanniana y cálculo de tensores.

δ ∫ D τ = 0 {\displaystyle \ delta \ int d \ tau = 0\,} d τ 2=-g μ ν d x μ D x ν {\displaystyle {d\tau }^{2} = – g_{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,}

Las ecuaciones de la electrodinámica coinciden exactamente con las de la relatividad general., La ecuación

T μ ν = ρ d x μ D τ d x ν D τ {\displaystyle T^{\mu \ nu} =\rho {dx^{\mu} \ over d \ tau }{dx^{\nu } \ over d \ tau }\,}

no está en la relatividad general. Expresa el tensor tensión-energía en función de la densidad de la materia.

Abraham (1912)Edit

mientras esto sucedía, Abraham estaba desarrollando un modelo alternativo de gravedad en el que la velocidad de la luz depende de la fuerza del campo gravitacional y, por lo tanto, es variable en casi todas partes. Se dice que la revisión de Abraham de 1914 de los modelos de gravitación es excelente, pero su propio modelo era pobre.,

Nordström (1912) Edit

El primer enfoque de Nordström (1912) fue retener la métrica de Minkowski y un valor constante de c {\displaystyle C\,} pero dejar que la masa dependa de la fuerza del campo gravitacional φ {\displaystyle \varphi \,} ., Permitiendo que esta fuerza de campo satisfaga

φ φ = ρ {\displaystyle \Box \varphi =\rho \,}

donde ρ {\displaystyle \Rho \,} es energía de masa en reposo y is {\displaystyle \Box \,} es el D’Alembertian,

m = m 0 exp ⁡ ( φ c 2 ) {\displaystyle M=m_{0}\exp \left({\frac {\varphi }{c^{2}}}\right)\,}

Y

− ∂ φ ∂ x μ = u μ + u μ c 2 φ {\displaystyle -{\partial \varphi \over \partial x^{\mu }}={\dot {u}}_{\mu }+{u_{\mu } \over c^{2}{\dot {\varphi }}}\,}

donde u {\displaystyle U\,} es la cuatro-velocidad y el punto es un diferencial con respecto al tiempo.,

El segundo enfoque de Nordström (1913) es recordado como la primera teoría relativista de campo de la gravitación lógicamente consistente jamás formulada., (notación de Pais no Nordström):

δ ∫ ψ D τ = 0 {\displaystyle \delta \int \psi \,d\tau =0\,} d τ 2 = − η μ ν d x μ D x ν {\displaystyle {d\tau }^{2}=-\eta _{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,}

donde ψ {\displaystyle \psi \,} es un campo escalar,

− ∂ t μ ν ∂ x ν = T 1 ψ ∂ ψ ∂ x μ {\displaystyle -{\partial t^{\mu \nu } \over \partial x^{\nu }}=T{1 \over \PSI }{\partial \PSI \over \partial x_{\mu }}\,}

esta teoría es invariante de Lorentz, satisface las leyes de conservación, se reduce correctamente al límite newtoniano y satisface el principio de equivalencia débil.,

Einstein y Fokker (1914)Edit

Esta teoría es el primer tratamiento de Einstein de la gravitación en el que la covarianza general es estrictamente obedecida. Escritura:

δ ∫ d S = 0 {\displaystyle \delta \int ds=0\,} d s 2 = g μ ν d x μ D x ν {\displaystyle {ds}^{2}=g_{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,} g μ ν = ψ 2 η μ ν {\displaystyle g_{\mu \nu }=\psi ^{2}\eta _{\mu \nu }\,}

se relacionan Einstein–Grossmann a Nordström. También indican:

T R R . {\displaystyle T\,\propto \,R\,.}

Es decir, la traza del tensor de energía de estrés es proporcional a la curvatura del espacio.,

entre 1911 y 1915, Einstein desarrolló la idea de que la gravitación es equivalente a la aceleración, inicialmente declarada como el principio de equivalencia, en su teoría general de la relatividad, que fusiona las tres dimensiones del espacio y la única dimensión del tiempo en el tejido cuatridimensional del espacio-tiempo. Sin embargo, no unifica la gravedad con los cuantos—partículas individuales de energía, que el propio Einstein había postulado la existencia en 1905.,

relatividadeditar