El Filósofo ante la Teoría de la Relatividad General

Transcripción

1 El Filósofo ante la Teoría de la Relatividad General Carl Hoefer ICREA/UB 19/11/ años de la Relatividad General

2 Qué tiene que ver la filosofía con la física? A juzgar por el ejemplo de Einstein Mucho!

3 Einstein a M. Schlick, sobre sus influencias filosóficas: [Era] Mach, y aún más Hume, cuyo Tratado sobre la Naturaleza Humana estudiaba con pasión y admiración justo antes de descubrir la teoría de la relatividad. Muy posiblemente, no habría llegado a la solución sin estos estudios filosóficos. (Diciembre, 1915)

4 El enemigo de Einstein: Espacio Absoluto (Newton)

5 Espacio (y Tiempo) Absoluto de Newton

6 La objeción epistemológica El Espacio Absoluto no es observable cómo podemos saber que tal cosa existe? La velocidad absoluta (velocidad de movimiento en el espacio) no parece tener efectos observables Ningún experimento puede revelar si tenemos velocidad 0 o 1500 km/s o lo que sea. Esto se llama la Relatividad Galileana

7 1905: la Relatividad Especial La mecánica cumplía con la relatividad Galileana, pero la teoría de la luz no. Einstein cambió la teoría de la luz [electrodinámica] para hacerla cumplir con la relatividad Galileana ( relatividad especial, a partir de entonces). Pero no fue una relatividad de movimiento completo; la aceleración y la rotación seguían siendo absolutas.

8 1907: El Principio de Equivalencia Einstein: la idea más afortunada de mi vida

9 El reto de Einstein, : extender y completar la relatividad del movimiento = eliminar cualquier vestigio del espacio absoluto = encontrar una teoría de la gravitación que no postula ab initio ninguna estructura espacio-temporal Allgemeine Relativitätstheorie

10 Por qué? En la teoría de la relatividad especial, tanto como en la mecánica clásica, hay un defecto epistemológico que fue señalado por primera vez por [Ernst] Mach Las leyes de la física deben ser de tal naturaleza que se apliquen en sistemas de referencia en cualquier estado de movimiento. Por este camino llegamos a la extensión del principio de la relatividad.

11 1915: Carrera contra David Hilbert 1915 Junio: Einstein visita Göttingen Hilbert empieza a trabajar en la (1914) teoría Los dos mantienen una correspondencia intensa Noviembre 1915: Einstein trabaja con toda su fuerza para lograr su meta: una teoría con covarianza general Hilbert llega cerca a las ecuaciones finales de Einstein; pero Einstein gana, con las ecuaciones definitivas el 25 de Noviembre

12 Noviembre 1915: 4 artículos en 4 semanas 04 Nov: Empieza de nuevo con ecuaciones descartadas en 13-14; mayor covarianza 11 Nov: Con un postulado sobre la materia, logra ecuaciones covariantes 18 Nov: Explica el movimiento anómalo de Mercurio 25 Nov: Entrega las ecuaciones definitivas, covariantes, sin postulados sobre la materia. Exito

13 Las ecuaciones de Einstein Parece ser algo sencillo, bonito y lo es Pero son 10 ecuaciones en realidad ecuaciones diferenciales parciales de 2º orden dificilísimas de resolver

14 Las ecuaciones de Einstein dan lugar a Espacio-tiempo curvo Agujeros negros Agujeros de gusano Viajes al pasado en el tiempo Un cosmos finito y esférico y mucho más

15 Conos de luz en espacio-tiempo

16 Conos de luz en espacio-tiempo

17 Formación de un agujero negro Materia estelar colapsa hacia dentro con densidad suficiente, forma el horizonte de eventos Nada detiene el colapso forma una singularidad (= punto con densidad/ curvatura infinita)

18 Agujero negro: deformación del espaciotiempo

19 Viaje al agujero negro: perspectiva desde fuera Cuanto tiempo tarda, aparentemente, la nave en llegar al horizonte de eventos? Infinito tiempo

20 Caer en un agujero negro Simulación realista por Andrew Hamilton (U. Colorado)

21 Agujero de gusano ( puente de Einstein-Rosen )

22 Agujero de gusano ( puente de Einstein-Rosen )

23 La Gran Explosión ( Big Bang ) Friedmann, Lemaître (1922, 1927) confirmado por: Hubble (1929); Penzias & Wilson (1964)

24 La estructura del universo: 3 posibilidades tamaño relativo curvatura

25 Viaje al pasado: el universo de Gödel

26 Pero es verdad la teoría de Einstein? Ha superado numerosas pruebas experimentales y observacionales. Pero 1: las infinidades no gustan (ni a físicos ni a filósofos) Pero 2: tensión con las teorías cuánticas Hace falta un nuevo gran avance en la física Puede jugar un papel la filosofía nuevamente??

27 Preguntas?