Principio de relatividad de Galileo

El principio de relatividad galileana es el reconocimiento del carácter relativo del movimiento, fue formulado de modo más o menos explícito por Galieo Galilei en 1638, que él mismo explicaba muy descriptivamente del siguiente modo:

Encerraos con un amigo en la cabina principal bajo la cubierta de un barco grande, y llevad con vosotros moscas, mariposas, y otros pequeños animales voladores... colgad una botella que se vacíe gota a gota en un amplio recipiente colocado por debajo de la misma... haced que el barco vaya con la velocidad que queráis, siempre que el movimiento sea uniforme y no haya fluctuaciones en un sentido u otro.... Las gotas caerán... en el recipiente inferior sin desviarse a la popa, aunque el barco haya avanzado mientras las gotas están en el aire... las mariposas y las moscas seguirán su vuelo por igual hacia cada lado, y no sucederá que se concentren en la popa, como si cansaran de seguir el curso del barco...

Principio de relatividad especial de Einstein

El principio de relatividad especial de Einstein es el requerimiento formal de que las ecuaciones que describen un sistema físico deben ser invariantes por el grupo de Lorentz, es decir, dados dos sistemas de referencia relacionables mediante una transformación de Lorentz las ecuaciones que describen dicho sistema deben tener la misma forma. Eso implica que un observador dentro de un sistema de referencia sin comunicación o contacto visual con otro sistema de referencia puede determinar la velocidad de desplazamiento de un sistema respecto a otro mediante ningún experimento.

En cambio un observador que se mueve aceleradamente respecto a otro observador puede determinar el valor de la aceleración relativa respecto a ese observador. Pero en este caso el principio de relatividad especial de Einstein no es aplicable a observadores en movimiento acelerado relativo.

Principio de relatividad general de Einstein

El principio de covariancia general es una extensión del principio de relatividad especial de Einstein aplicable a cualquier tipo de sistema de referencia. Implica que las ecuaciones físicas básicas de dos observadores cualesquiera deben ser de idéntica forma.

Bajo ciertas condiciones, el principio de covariancia general, elimina la posibilidad incluso de determinar aceleraciones relativas entre observadores puntuales, ya que estos de acuerdo con el principio de equivalencia no podrían saber si su ciertos efectos físicos se deben a un movimiento acelerado real o la presencia de un campo gravitorio.

La relatividad general fue construida para poder tener una teoría gravitatoria que fuera invariante bajo un principio de relatividad general. En principio es un constructo teórico que se ha mostrado muy fructífero.

La relatividad general es el marco donde se estudia la cosmología, las soluciones cosmológicas de la relatividad general (de las ecuaciones de Einstein) proporcionan la base sobre la que hacer modelos de nuestro universo.

Por otro lado permite estudiar objetos compactos en nuestro universo, como enanas blancas o estrellas de neutrones. Además se emplea en el estudio de los sistemas magnetohidrodinámicos fundamentales para estudiar sistemas astrofísicos como sistemas dobles con acreción, discos de acreción alrededor de objetos compactos, etc.

Dentro del marco de la relatividad general se estudian las lentes gravitacionales que son hoy día un campo activo de la investigación en astrofísica.

Las ondas gravitacionales, que tan ansiosamente se están buscando, son otra predicción de la relatividad general.

Algo más cotidiano es lo relacionado con el sistema de localización GPS que tiene en cuenta correcciones de relatividad general para situar los objetos. En principio porque las señales enviadas y emitidas por los satélites sufren procesos de corrimiento de frecuencia debido al campo gravitatorio terrestre. Estos cambios en frecuencia se encuentran de manera natural al estudiar relatividad general.

La relatividad general explica el movimiento de los planetas alrededor del sol, las leyes de Kepler solo las describe.