Resultados generales de la teoría

De nuestras consideraciones anteriores se desprende claramente que la teoría (especial) de la relatividad ha surgido de la electrodinámica y de la óptica.

En estos campos no ha alterado apreciablemente las predicciones de la teoría, pero ha simplificado considerablemente la estructura teórica, es decir, la deducción de las leyes y —lo que es incomparablemente más importante— ha reducido considerablemente el número de hipótesis independientes que constituyen la base de la teoría.

La teoría especial de la relatividad ha hecho que la teoría de Maxwell-Lorentz sea tan plausible, que esta última habría sido generalmente aceptada por los físicos incluso si el experimento se hubiese decidido de forma menos inequívoca a su favor.

La mecánica clásica necesitó ser modificada antes de poder ponerse en consonancia con las exigencias de la teoría especial de la relatividad. En su mayor parte, sin embargo, esta modificación afecta solo a las leyes de los movimientos rápidos, en los cuales las velocidades de la materia $v$ no son muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz. Tenemos experiencia de tales movimientos rápidos únicamente en el caso de los electrones y los iones; para otros movimientos, las variaciones respecto a las leyes de la mecánica clásica son demasiado pequeñas para hacerse evidentes en la práctica. No consideraremos el movimiento de las estrellas hasta que pasemos a hablar de la teoría general de la relatividad.

De acuerdo con la teoría de la relatividad, la energía cinética de un punto material de masa $m$ ya no viene dada por la conocida expresión $m\frac{v^2}{2},$ sino por la expresión $\frac{m{c}^2}{\sqrt{1-{\displaystyle \frac{v^2}{c^2}}}}.$

Esta expresión se aproxima al infinito a medida que la velocidad $v$ se acerca a la velocidad de la luz $c$. Por consiguiente, la velocidad debe permanecer siempre menor que $c$, por grandes que sean las energías empleadas para producir la aceleración. Si desarrollamos la expresión de la energía cinética en forma de serie, obtenemos $m{c}^2+m\frac{v^2}{2}+\frac{3}{8}m\frac{v^4}{c^2}+\dots .$

Cuando ${\displaystyle \frac{v^2}{c^2}}$ es pequeño en comparación con la unidad, el tercero de estos términos es siempre pequeño en comparación con el segundo, el cual último es el único considerado en la mecánica clásica.

El primer término $m{c}^2$ no contiene la velocidad, y no requiere consideración si solo estamos tratando la cuestión de cómo la energía de una masa puntual depende de la velocidad. Hablaremos de su significado esencial más adelante.

El resultado de carácter general más importante al que ha conducido la teoría especial de la relatividad está relacionado con el concepto de masa. Antes de la llegada de la relatividad, la física reconocía dos leyes de