Recensión del libro:

“Relatividad para principiantes”

de Shahen Hacyan

Damián Barreto

3°Física­ 2014

Introducción Los motivos por haber escogido este libro son los siguientes: en primer lugar no he

profundizado tanto en lo que refiere a la “relatividad”, y considero que a la hora de escoger

algo para leer es una buena idea elegir algo que aporte a mi crecimiento profesional; por

otro lado me llamó la atención los estudios que posee el autor (dentro de los cuales se

incluyen estudios de Astronomía, temática que me interesa enormemente e imagino que

debe notarse esa faceta en todas sus obras) y la crítica que leí en internet me motivó un

poco más a leerlo ya que era muy buena, y por último pero no menos importante, este

libro es para principiantes, por eso consideré que era adecuado no sólo para mi situación

personal frente a la temática del mismo sino que aquellos a quienes yo voy a enseñar son

principiantes en la materia y es útil familiarizarse con el lenguaje y la forma de expresarse

frente a personas que son principiantes, más que no descartó la posibilidad de utilizar

algún capítulo para poder compartirlo con mis estudiantes.

El autor de este libro es Shahen Hacyan, nacido en 1947 en una familia armenia que en

determinado momento tuvo que exiliar a México.

Shahen Hacyan es un físico teórico, es desde 1973 investigador en los Institutos de

astronomía, primero; y de Física, después, de la Universidad Nacional Autónoma de

México (UNAM). Además de hacer la licenciatura en Física en la UNAM, es doctor en

Física Teórica por la Universidad de Sussex, Inglaterra. Es miembro de la Academia

Mexicana de Ciencias e investigador del Instituto de Física de la UNAM. Es notable su

labor de divulgación científica, la cual se extiende a revistas y diversos diarios nacionales.

El autor a publicado : El descubrimiento del Universo (1986, 1999, 2003, 2011), Los

hoyos negros y la curvatura del espacio­tiempo (1988, 1998, 2003), Relatividad para

principiantes (1989, 1992, 2000), Del mundo cuántico al universo en expansión

(1995),Relatividad para estudiantes de física (1995, 2013), Cuando la ciencia nos

alcance (1998, 2003), Física y metafísica del espacio y el tiempo. La filosofía en el

laboratorio (2004) y Ovnis y viajes interestelares, ¿realidad o fantasía? (2011).

Contenido del Libro En primer lugar hay que destacar la sencillez y la claridad con la que el autor plantea y explica el teórico. Haciendo referencia al título de esta obra “Relatividad para principiantes”, es acertado que sea un libro simple, fácil y claro de leer. El autor plantea las ideas que distintas figuras como son Copérnico, Galileo Galilei, Isaac Newton, entre otros plantearon en su momento, como estas ideas del mundo en el que vivimos afectaron a su época, hace además una breve mención de cómo sus ideas afectaron sus vidas personales, etc. El autor va explicando de forma muy sencilla como estas ideas sobre la materia y la energía, el espacio y la gravitación, han cambiado radicalmente a partir de Einstein y su teoría de la relatividad. El autor aclara y explica muchos de los nuevos problemas que afrontan los científicos de nuestros días, lo que resulta muy rico para trabajar con personas que realmente no tienen un manejo de la física, y que no conocen como fue el desarrollo de la misma, como fueron cambiando los conceptos, las teorías y como las mismas han seguido y seguirán evolucionando; que la física sigue evolucionando.

Contenido del libro capítulo a capítulo.

CAPÍTULO 1: LA RELATIVIDAD DE GALILEO El autor comienza su obra explicando la relatividad de Galileo, la cual expresa que las leyes de la física son las mismas en cualquier sistema de referencia. Para hacernos entender esto el autor plantea varios ejemplos a distintos niveles, y en sus ejemplos deja ver su gran conocimiento de la astronomía ya que utiliza muchos ejemplos con planetas, galaxias, el movimiento de la tierra, etc. Y de paso da breves y básicas explicaciones sobre astronomía que al lector le generan ganas de ponerse a investigar en esa materia. Uno de los ejemplos que el autor utiliza es “un barco que avanza a velocidad constante y se deja caer una piedra desde lo alto de un mástil del barco, un observador que este un el barco verá que la piedra cae verticalmente, pero una persona que se encuentre fuera del barco, digamos en la playa, vera una caída parabólica de la piedra debido a la velocidad

del barco. Esto nos da una explicación de por qué nosotros no sentimos el movimiento de la tierra, la cual viaja a 30 km/s, ya que pertenecemos al mismo sistema de referencia y nos movemos con respecto a la tierra por lo que no sentimos el movimiento”. El autor expresa lo importante que fue Galileo para la física y para el mundo ya que fue quien sacó a relucir todo aquello que “por algunas instituciones” permanecía en la oscuridad. Sin embargo el autor plantea que “hacía falta un sistema preciso, basado en axiomas claros, que permitiera estudiar matemáticamente todos los fenómenos físicos en forma unificada. Tal fue la obra de Isaac Newton (Figura 4), nacido en 1642, el mismo año en que murió Galileo”. El autor desarrolla lo que fue la teoría de Newton y de nuevo deja ver su gusto por la Astronomía y afirma que “El resultado más espectacular que obtuvo fue, sin duda, la deducción exacta del movimiento de los planetas —en perfecto acuerdo con las observaciones astronómicas—, a partir de la ley de la gravitación universal. Al parecer, el Universo había revelado finalmente sus secretos; todos los cuerpos materiales, desde un grano de polvo hasta las estrellas, se movían por el espacio de acuerdo rigurosamente con las leyes de la mecánica descubiertas por Newton. El Universo era una inmensa máquina cuyas piezas interactuaban entre sí a través de la fuerza universal de la gravitación”.

CAPÍTULO 2: ÉTER LUZ Y ELECTROMAGNETISMO En su capítulo 2, el autor también explica por qué se cree que Newton necesitó llegar al concepto de “éter”. También nos presenta en esta época a René Descartes quién también quiso explicar el movimiento de los planetas a través del concepto de “éter” pero sin éxito… Es entonces que el autor plantea en su primer capítulo la aparición de la gran figura del siglo XX que llega a explicar lo que otros no pudieron, ­o en este caso a desechar alguna de las ideas que otros propusieron, para proponer algo más sólido­: Albert Einstein. En este segundo capítulo el autor trata el tema “Luz”, ya que “la óptica y el estudio de la luz fue otra gran contribución de Newton a la física. De hecho, uno de sus primeros trabajos científicos fue analizar la luz que pasa por un prisma y descubrir que la luz blanca está compuesta, en realidad, de una mezcla de todos los colores del arco iris”. El autor plantea que uno de los “enigmas” para los físicos de esa época era como se generaba la luz. Newton pensaba que” la luz eran pequeñas partículas que se movían en el universo a gran velocidad y que rebotaban o eran absorbidos por los cuerpos materiales”, por otra parte el autor plantea otra teoría, la cual decía que la luz eran ondas las cuales vibraban en algún medio que llenara y permeara todo el espacio, este medio se pensaba que era el éter, fenómeno no físico del cual no existía una observación directa. En este capítulo el autor también habla de electromagnetismo y entre otros menciona al físico francés Coulomb quien demostró que “dos cuerpos eléctricamente cargados

ejercen una fuerza de atracción o repulsión entre sí similar a la fuerza gravitacional: proporcional a la magnitud de la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. Pero, a diferencia de la fuerza gravitacional, que siempre es atractiva la fuerza eléctrica puede ser repulsiva o atractiva, si las cargas de los cuerpos son del mismo signo o de signo contrario”. El autor también menciona el descubrimiento en esta época de Benjamin Franklin: “los rayos que se producen durante las tormentas son gigantescas chispas eléctricas que saltan entre las nubes y el suelo”. Para explicar a que se refiere el electromagnetismo y como surgió el mismo el autor menciona a físico inglés Michael Faraday quien en 1831 descubrió la relación que había entre la electricidad y magnetismo. “Faraday notó que el movimiento de un imán puede inducir una corriente eléctrica en un cable, sin necesidad de pilas. En su época, este fenómeno parecía tener poca importancia, pero un siglo después el efecto de Faraday sirvió para generar y utilizar la energía eléctrica”. Es así que el autor nos dirige a la aparición de James Clerk Maxwell en Escocia nacido en este año. “Las ecuaciones de Maxwell permitieron ver en forma clara que la electricidad y el magnetismo son dos manifestaciones de un mismo fenómeno físico, el electromagnetismo.” El autor en este capítulo profundiza en los estudios de Maxwell y concluye en que los científicos de esta época también buscaban explicar qué era el éter,­el autor brevemente refresca la memoria del lector haciendo referencias al primer capítulo nuevamente­ y explica los experimentos realizados con la luz de Albert Abraham Michelson y Edward W. Morley para demostrar que “la velocidad de la luz debería variar según la dirección de un rayo luminoso, debido al movimiento de la tierra” y por la existencia del “éter”. El autor plantea que estos experimentos “fallidos” no tenían sentido hasta que hubiese una revolución científica. Dicha revolución sería la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

CAPÍTULO 3: LA RELATIVIDAD DE EINSTEIN En este capítulo el autor primero hace una introducción a lo que fue la vida de Einstein lo que resulta interesante para trabajar con nuestros alumnos. Luego el autor se adentra en lo que fue el trabajo de Einstein. Plantea que una de las primeras preocupaciones de Einstein era la aparente incompatibilidad entre el principio de relatividad Galileano y la teoría electromagnética de Maxwell. Einstein postuló que las ecuaciones de Maxwell deben tener la misma forma en cualquier sistema de referencia inercial y que, por lo tanto, es imposible distinguir, a partir de experimentos electromagnéticos, un sistema de referencia inercial de otro. Para que este principio de relatividad se cumpla, es necesario que las transformaciones de Lorentz sean físicamente válidas; en consecuencia, el tiempo medido entre dos sucesos depende del movimiento de quien lo mide. El autor dedica este capítulo a explicar varios de los hallazgos y explicaciones de física que Albert Einstein presentó. “Einstein postuló que no existe un tiempo absoluto, ni un

espacio absoluto y, por lo tanto, tampoco un éter”. También planteó que “la velocidad de la luz (en el vacío) es la misma en cualquier sistema de referencia inercial”. Después de todo, eso es lo que indicó el experimento de Michelson y Morley.” El autor plantea que el hecho de que el tiempo no transcurre en forma igual para observadores distintos es una de las predicciones más sorprendentes de la teoría de Einstein. El autor dedica el capítulo a explicar con ecuaciones, ejemplos, entre otras cosas la teoría de relatividad de Einstein. Explica conceptos como los de tiempo y espacios relativos, masa y energía.

CAPÍTULO 4: ESPACIO Y TIEMPO A partir del capítulo 4 y hasta el último capítulo número 8, el autor profundiza y explica la teoría de Relatividad de Einstein. Los ejemplos que propone el autor son claros y fáciles de entender para aquellos principiantes en la materia –claro está que para comprender los últimos capítulos del libro que se presentan más complejos, es importante haber leído los capítulos anteriores. En este capítulo 4 el autor habla de espacio y tiempo. Dice que para Einstein el espacio­tiempo es uno solo y está compuesto por cuatro dimensiones. Hay tres dimensiones espaciales y una temporal. En este capítulo también se profundiza, y para mi es lo más sorprendente, es el tema de la contracción relativista del tiempo. Para ejemplizar esto el autor vuelve a demostrar su fascinación por la astronomía. El autor plantea que si existieran naves espaciales que viajen a la velocidad de la luz, teniendo dos sistemas de referencia (la tierra y la nave espacial) y si viajáramos a la estrella más cercana que es Alfa Centauro tendríamos ocho años medidos en la Tierra, mientras que para los tripulantes sólo habrán pasado siete meses. En caso de que pudiéramos viajar a la velocidad de la luz quienes podrían hacerlo serían unas partículas llamadas “taquiones” y en este caso se invertirían los papeles de emisor y receptor. Por ejemplo si hablamos con una persona con una velocidad mayor a la de la luz, antes de que hablemos la persona ya nos estaría contestando, esto quiere decir que si el emisor es la persona A y el receptor la persona B, al hablar a una velocidad mayor a la de la luz, el receptor sería la persona A y el emisor la persona B. A partir de este ejemplo y algunos otros el autor llega a lo que es el principio de causalidad fundamental en la física.

CAPÍTULO 5: MATERIA Y ENERGÍA En este capítulo se hace mención también del físico inglés Ernest Rutherford, quien sugirió por primera vez que el átomo está constituido por un núcleo con carga eléctrica positiva, rodeado de una “nube” de electrones con cargas negativas. En este capítulo también se trata el tema de “la transmutación de los elementos”, en pocas palabras es fusionar los neutrones y protones de algún elemento, y el resultado sería otra

partícula llamada deuterio, lo cual generaría una cantidad enorme de energía que podría ser utilizada para viajes interestelares a velocidades mucho mayores.

CAPÍTULO 6: RELATIVIDAD Y MECÁNICA CUÁNTICA En este capítulo el autor plantea que la relatividad de Eintein y la mecánica cuántica son los dos grandes pilares de la física. En este capítulo se menciona al físico Paul Adrian Maurice Dirac quien logró deducir una ecuación que describe adecuadamente los fenómenos cuánticos y es compatible con el principio de relatividad. Hacia el final del capítulo se habla (partiendo de la teoría de Dirac) de las antipartículas, las cuales son lo contrario a las partículas. Por ejemplo, si existiera un anti­mundo formado de antimateria, a su vez formada de antipartículas sería exactamente igual a este, solamente que si una persona de ese anti­mundo pisara la tierra se destruiría automáticamente, ya que habría un gran choque de energía; las únicas partículas que no tienen antipartículas son los fotones y los neutrinos, los cuales son producidos por el decaimiento beta, que es cuando un neutrón se transforma en un protón emitiendo un electrón.

CAPÍTULO 7: RELATIVIDAD Y GRAVITACIÓN En este capítulo acercándonos ya al final del libro el autor nos explica que Einstein intentó ver la compatibilidad entre su teoría de la relatividad y la Ley de Gravitación de Newton. Einstein logró modificar la Ley de Newton cuando comprendió que hay una profunda relación entre fuerzas inerciales y fuerzas gravitacionales. El autor continúa desarrollando la teoría de Einstein y vuelve a mencionar a Galileo quién descubrió que existe una equivalencia entre la masa inercial y la masa gravitacional. El autor trae a este capítulo a Newton y sus leyes y a Galileo y sus experimentos de su época y vuelve a repasar los conceptos que el lector debe tener claros para poder comprender (ej. Concepto de masa), y el autor llega a la primer implicación del principio de equivalencia que es que todos los cuerpos caen de la misma forma independientemente de la masa que posean. El autor brinda mucho ejemplos y menciona conceptos que son necesarios para ir comprendiendo las explicaciones. (No profundizaré en esto tan teórico porque no es el sentido de esta recensión).

CAPÍTULO 8: LA GRAVITACIÓN EN EL UNIVERSO El capítulo 8 trata de la desviación de la luz. El autor refresca la memoria del lector y menciona los descubrimientos mencionados en capítulos anteriores por distintos físicos y ayuda a comprender como Einstein logra determinar que los rayos de luz del sol son afectados por la gravedad y se desvían. Einstein logró explicitar el ángulo de desviación

de los rayos de luz y años después se realizaron distintos experimentos que primero mostraron que el margen de error del descubrimiento de Einstein era de un 30% aunque más adelante resultó ser un 10%, convirtiendo a Einstein en una figura pública. El autor explica como el hallazgo de Einstein ha permitido que por ejemplo los astrónomos descubran “cuasares dobles” (este tema parece ser más claro para aquellos que entienden un poco más de astronomía). En este último capítulo el autor profundiza en lo que es la astrofísica, y explica como la teoría de la relatividad de Einstein ha permitido grandes avances en lo que es la astronomía. El autor culmina su obra con la teoría de expansión del universo de Hubble, y explica al lector que el universo está en constante expansión… Para finalizar su obra afirma que la teoría de la relatividad de Einstein permanece vigente, lo que nos brinda la idea de lo que logró Einstein en su época; por qué es considerado una de las figuras más grandes de la ciencia y como ha afectado su estudio a lo que es nuestras vidas hoy.

Comentarios personales y conclusiones generales Para culminar esta recensión debo decir que la lectura de este libro me resultó simple de leer, me pareció rico ya que enriquece bastante el área de astronomía y para los que estamos inmersos en el área de física logra ayudarnos igual a visualizar mejor la relación que hay entre las distintas teorías, logramos entender mejor como los distintos científicos han influido en las teorías de otros científicos, y como cada hallazgo y cada “error” que ha salido a la luz ha aportado muchísimo a la Física. Ya que el “error” de uno puede ser la pista para otros. Considero que la lectura de los primeros tres capítulos puede hacerse con la ayuda de un entendido en la materia con alumnos tanto de ciclo básico como de bachillerato. Por otro lado los últimos capítulos requieren de un entendimiento un poco superior de la materia… por eso pienso que la lectura del libro completo es ideal para los alumnos de bachillerato de enseñanza media. A todos aquellos que estudian física o les gusta la física les recomiendo leer este libro para refrescar o ver por primera vez los distintos conceptos manejados en este libro ya que es fácil y entretenido de leer. Y sobre todo se lo recomiendo a aquellas personas que además les gusta o tienen interés en la Astronomía. Bibliografía

∙ Hacyan, S. (2012). La relatividad para principiantes (3ra ed.). Fondo de la cultura económica.

∙ (2014, 07). Relatividad para principiantes. Biblioteca digital. Recuperado 07, 2014, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/078/htm/relativ.html