Cien años de Relatividad: las claves para entenderla

Noviembre de 2015 marca el centenario de una de las teorías científicas más profundas y hermosas: la teoría de la Relatividad General de Albert Einstein. Así se le llama a la idea que explica la fuerza de gravedad como la deformación geométrica del espacio y el tiempo que es causada por la presencia de la materia y la energía. Conmemorar estos cien años tiene un significado especial para mí, pues dediqué mi postgrado a aprender, entender y trabajar las implicaciones de esa teoría. Nada me alegra más que poder escribir esta líneas como quien cuenta una historia de amor por experiencia propia.

Cotidianidad Opinión P369
Esta es una opinión

Las ecuaciones de campo de Einstein pintadas como graffiti en los restos de una locomotora.

Foto: Flickr, David Stone

Lo que hace profunda y hermosa a la Relatividad General es la unificación y entrelazamiento de conceptos que uno cree que están muy alejados entre sí. Ellos son la geometría y la materia.

Cuando uno piensa en geometría piensa en fórmulas para calcular áreas y volúmenes. O triángulos y círculos dibujados en un papel como ayuda a la tediosa tarea de encontrar una distancia desconocida. Cuando uno piensa en la materia vienen ideas de algo sólido y contundente. Es eso de lo que están hechas las cosas. Y ya. La única relación entre materia y geometría es que la materia ocupa un volumen. Pero la conexión va mucho más allá.

 

A veces, pensar en geometría es pensar en triángulos, círculos, áreas y volúmenes (Foto: Flickr, Matt Krause).

A veces, pensar en geometría es pensar en triángulos, círculos, áreas y volúmenes (Foto: Flickr, Matt Krause).

Einstein descubrió que no es posible distinguir si uno está de pie siendo acelerado hacia arriba adentro de un cohete en el espacio exterior, o si uno está de pie adentro de un ascensor en un edificio sobre la tierra. A eso le llamó el principio de equivalencia. A través de experimentos mentales conectó las conclusiones lógicas de los efectos de la aceleración sobre el tiempo, la distancia y los rayos de luz. Al decir que gravedad y aceleración son equivalentes, todos los efectos de la aceleración se trasladan al campo gravitacional automáticamente. Esos efectos, de alguna manera indicaban que la geometría del espacio involucrado ya no era plana sino que parecía haberse curvado.

La manera de visualizar la curvatura es imaginar que el espacio es una cama elástica. Cuando colocamos un objeto pesado –como una bola de boliche– la cama elástica se hunde produciendo una deformación. Si ahora hacemos rodar una pelota de tenis por la cama elástica, ésta no seguirá una trayectoria recta sino que torcerá su ruta debido a que la cama no es plana sino que ha sido curvada por la bola de boliche.

Einstein tuvo que estudiar nuevas matemáticas para describir espacios curvos y relacionar la curvatura con la gravedad. Fue en noviembre de hace cien años que Einstein escribió cuatro artículos, siendo el último de ellos el que contiene lo que hoy conocemos como las ecuaciones de campo, las cuales son la relación precisa de cómo la materia curva el espacio que la rodea y esa curvatura se manifiesta como la fuerza de gravedad.

Las ecuaciones de campo de Einstein nos dijeron por primera vez que el universo se expande, que inició en una singularidad espaciotemporal conocida ahora como el Big Bang. También que hay estrellas compactas donde la gravedad es tan fuerte que ni la luz escapa de ellas –hoy les llamamos agujeros negros–, y que los relojes marchan a diferentes ritmos en un campo gravitacional y, gracias a eso, el sistema de posicionamiento global GPS nos puede dar con gran exactitud nuestra ubicación sobre el planeta.

Cuando mencionaba al principio lo de la historia de amor, no era sólo una metáfora. Mis primeros recuerdos de Einstein y la relatividad me llevan a un libro en la sala de la casa de mis padres, llamado El Universo. Me gustaba ver las imágenes de los ensayos fotográficos, característicos de la colección. Con el tiempo empecé a leer el texto. No lo entendía todo, pero era de lo más fascinante. Cerraba el libro y me iba confundido. Transcurrían los años, regresaba a él y a algunos otros libros como si fuera otro round en la pelea por tratar de entender. Aquí hay una foto del libro, edición 1978:

 

'El Universo', libro que me llevó -siendo niño- a la Relatividad de Einstein (Foto: Enrique Pazos).

‘El Universo’, libro que me llevó -siendo niño- a la Relatividad de Einstein (Foto: Enrique Pazos).

Al momento de elegir carrera no tenía la menor duda de que quería estudiar física. Fue hasta el final y durante el principio del postgrado que yo también estudié las mismas matemáticas que Einstein necesitó para analizar curvatura y geometría. A medida que entendía más, mi alegría crecía. Era revelador y estremecedor. Como si finalmente hubiera tenido la clave para descifrar un misterio antiguo.

Ahora que se cumplen cien años de la Relatividad General, no puedo dejar de sentirme feliz por vivir este momento de la historia. Más aún, porque esa pequeña parte del conocimiento humano me flechó desde niño, y se convirtió en un sueño y una meta que con los años sólo se pudo conquistar por amor a la ciencia, al conocimiento y al profundo deseo de entender eso que es más grande que nosotros: el universo, el todo. El entendimiento nos acerca al todo, y sólo estando tan cerca se llega a ese momento en que uno acepta que el todo está fuera del alcance humano, y uno regresa al todo sin necesidad de morir.

Enrique Pazos
/

Enrique Pazos. Físico, protector de la verdad y viajero del tiempo. Profesor de física y matemática en la Universidad de San Carlos. Montañista de a ratos, curioso de tiempo completo. @enriquepazos


Anuncio

Hay Mucho Más

No te perdás las últimas publicaciones de Nómada

¡Gracias por suscribirte!

(Revisá tu correo y confirmá tu suscripción)

A qué hora te gustaría recibirlo:

Te gustaría recibir sobre:

¡Gracias!


Con qué frecuencia te gustaría recibirnos:

¡Gracias!


Anuncio

6

COMENTARIOS

RESPUESTAS

INGRESA UN MENSAJE.

INGRESA TU NOMBRE.

INGRESA TU CORREO ELECTRÓNICO.

INGRESA UN CORREO ELECTRÓNICO VÁLIDO.

*

    ANONIMO /

    29/11/2015 11:54 PM

    […] interés porque es lo que quiero desarrollar de ahora en adelante. Hace dos semanas les contaba lo mucho que me gusta la teoría de la relatividad general y que pasé varios años trabajando y estudiando el tema, pero no es lo único que me interesa. […]

    ¡Ay no!

    ¡Nítido!

    Juan Gómez /

    17/11/2015 11:49 AM

    Gran aporte a nuestro acervo cultural y recordatorio a la belleza de la matemática y física, gracias Carlos por compartir esa pasión y sentimientos, fueron bien recibidos.

    ¡Ay no!

    ¡Nítido!

    Carlos /

    17/11/2015 1:35 AM

    Buen artículo pero como dicen mis compañeros nada que ver con la explicación de la Teoría de la Relatiavidad. Creo que se ha pasado por alto lo más importante de esta teoría. El tiempo es variable y viaja a una velocidad constante que es la velocidad de la luz y no debería llamarse así porque no su velocidad en sí sino porque es la máxima velocidad que se puede alcanzar en el universo. En pocas palabras mientras más cerca de la velocidad de la luz viaje una masa viajará a la misma velocidad del tiempo. Por eso cuando logremos viajar a esa velocidad el tiempo no pasara por nosotros. Saludos amigos

    ¡Ay no!

    ¡Nítido!

    Ado /

    16/11/2015 3:58 PM

    Estoy de acuerdo con Luis. El articulo no incluye ninguna clave para entender la relatividad general. A que se refiere cuando dice que "todos los efectos de la aceleración se trasladan al campo gravitacional automáticamente". Ademas, en la relatividad especial, Einstein conecta los efectos de grandes velocidades sobre el tiempo y la distancia, no los efectos de la aceleracion. Segun entendia, no se pueden hacer concluciones alrededor de la aceleracion, porque dos viajeros no son equivalentes si uno de ellos esta acelerando. Que es lo que pasa en la relatividad general que nos da via libre a hacer conclusiones sobre la aceleración?

    ¡Ay no!

    ¡Nítido!

    Luis /

    16/11/2015 12:41 PM

    Excelente artículo! Salvo el título, que ni de cerca de asoma a dar las "claves" para entender la teoría de la relatividad. Es más bien un soneto de amor a la ciencia, que aunque me parece muy bonito ya que también soy apasionado de la física, no pasa de una dedicatoria al inicio del libro.

    Saludos,

    ¡Ay no!

    ¡Nítido!



Notas más leídas




Secciones