Un astronauta se despierta en una nave espacial, sin recordar cómo llegó allí. Sentada sola en una silla, se pregunta: «¿En qué parte del universo estoy?»
La nave no tiene ventanas. Sus instrumentos están muertos. La única pista es el empuje de la silla contra su cuerpo. Uf, piensa que hay gravedad. Su nave debe estar todavía en la Tierra.
Pero entonces se le ocurre una segunda posibilidad. La nave podría estar acelerando a través del espacio, presionándola en el asiento como un coche de carreras que aumenta la velocidad. Desde el interior de la nave, no hay — aterradoramente — manera de saberlo.
El dilema de este viajero espacial habría sido familiar para Albert Einstein. Su teoría general de la relatividad de 1915 se basa en la noción de que la gravedad y la aceleración no se confunden fácilmente, sino que son una y la misma cosa. Esta equivalencia, «el pensamiento más feliz» de la vida de Einstein, fue su punto de partida para redefinir la gravedad.
La relatividad general surgió de la teoría de la relatividad especial de Einstein, que describe cómo la velocidad de la luz (en el vacío) siempre puede ser constante.
De acuerdo con la relatividad, cualquier cosa que pueda suceder dentro de una caja que capte velocidad, es decir, acelere, también sucede en presencia de gravedad. Imaginen, por ejemplo, un láser horizontal dentro de un ascensor que acelera hacia arriba. A medida que la luz viaja hacia los lados, el elevador se eleva, haciendo que el haz golpee un punto en la pared ligeramente más bajo que donde comenzó. Si el elevador acelera lo suficientemente rápido, la viga se dobla visiblemente hacia el suelo.
Einstein mostró que lo mismo le sucede a un haz dentro de un elevador estacionario dentro de un poderoso campo gravitacional; la gravedad dobla la luz. De manera similar, esperaba que un rayo de luz estelar se doblara al pasar a través de la gravedad del sol. Esta predicción resultó correcta cuando las estrellas se movieron durante el eclipse solar de 1919.
La relatividad describe por qué un reloj en un satélite marca unas docenas de microsegundos más rápido que un reloj en la Tierra; sin tener en cuenta esa discrepancia, las tecnologías GPS no funcionarían.
Para vincular la aceleración y la gravedad de esta manera, Einstein derrocó a uno de sus propios héroes: Isaac Newton. Es posible que hayas aprendido que Newton describió la gravedad como una fuerza, una banda elástica invisible que une objetos con masa. Las matemáticas de Newton hicieron un buen trabajo al predecir cómo se movían todo, desde proyectiles hasta planetas, pero mantuvieron la gravedad separada de la aceleración.
Einstein argumentó que la gravedad no es una fuerza en absoluto. Lo describió como una curvatura del tiempo y el espacio causada por la masa y la energía. Confundido? El físico alemán también lo era, y luchó con la teoría durante casi una década. Recibió ayuda del matemático Marcel Grossmann, un viejo amigo que compartió sus notas cuando un joven Einstein se saltó la clase.
Sus matemáticas, establecidas en 10 ecuaciones, explicaban cómo la gravedad podía moverse alrededor de los objetos a través de una realidad deformada, acelerando sin sentir nunca fuerzas newtonianas misteriosas.
Los fundamentos relativos
Las principales conclusiones detrás de la teoría general de la relatividad de Einstein:
1. El tiempo y el espacio no son planos ni fijos; están curvados y distorsionados por la masa y la energía.
2. La gravedad no es una fuerza, sino más bien una distorsión del tiempo y el espacio.
3. Los efectos de la gravedad son indistinguibles de los efectos de la aceleración, en un espacio pequeño.
Las predicciones peculiares de Einstein
La relatividad hace numerosas predicciones extrañas, muchas de ellas verificadas experimentalmente. Solo parecen extrañas porque no las notamos en nuestra vida diaria, vivimos, en su mayor parte, en la realidad de Newton. Pero más allá de eso está el universo de Einstein, donde la gravedad dobla el espacio y el tiempo a su voluntad. Estos son algunos de los efectos secundarios más extraños de la teoría:
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La gravedad literalmente ralentiza el tiempo. Las ondas de luz emitidas por las estrellas se extienden debido a esta flexión temporal, y los objetos más cercanos a un objeto masivo envejecen más lentamente. Relojes súper precisos, que marcan de acuerdo con las vibraciones de los átomos, han verificado que la gravedad altera el flujo del tiempo.
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Los satélites han demostrado que los cuerpos celestes giran la tela del cosmos a su alrededor, como la miel retorcida por una cuchara, afectando el movimiento de los giroscopios.
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Una predicción resolvió un dilema de larga data, una extraña oscilación en la órbita de Mercurio que las matemáticas de Newton no podían explicar. (Los astrónomos habían culpado inicialmente a un planeta oculto llamado Vulcano. La relatividad explicaba la órbita torcida en términos de la deformación del espacio por la poderosa gravedad del sol.
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Pequeñas ondas en la realidad, causadas por agujeros negros que chocan, han disparado sensores en instrumentos altamente sensibles enterrados bajo tierra.
Esta historia apareció originalmente impresa como » Todo es relativo.»