LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

Considero que la teoría de la relatividad es la teoría más importante plasmada por el hombre. Si hablamos de popularidad, sin duda, sería la segunda, ya que la teoría de la existencia de un ser supremo creador que englobaría a todo aquel compendio de explicaciones o esforzados razonamientos que se han dado para intentar demostrar, sobre el papel, dicha existencia o, al menos, la no posibilidad de su no existencia, sería la primera. Yo, como soy de los que piensan que ese ser creador es un invento del hombre, para así cubrir sus eternas necesidades de seguridad e idolatría y ya de paso dar una banal y fantástica argumentación acerca del posible origen de todo esto para cubrir sus necesidades de conocimiento, me decanto por las investigaciones de Albert Einstein.

Curiosamente, Einstein ganó el premio Nobel, no por esta teoría, sino por sus contribuciones generales a la física teórica. Al parecer, la persona encargada de evaluar dicha teoría para la tan politizada academia sueca no fue capaz de entenderla y ante el temor de galardonar una teoría que pudiese ser errónea, decidieron no correr el riesgo.

En el momento que Albert Einstein postuló sus teorías, la física estaba sustentada por dos grandes pilares cimentados por dos de los científicos más grandiosos de la ciencia. Un pilar era la teoría de la mecánica, donde todos los conocimientos de cinemática y dinámica desde Aristóteles hasta Galileo, fueron condensados por Newton en la denominada actualmente teoría de la Mecánica Clásica. El otro pilar condensaba la otra mitad de la física y englobaba los efectos magnéticos y eléctricos conocidos desde los griegos hasta los últimos estudios de Oersted, Faraday y Lenz, entre otros. Toda esta información técnica fue unificada por el científico inglés James Maxwell en la “Teoría del Electromagnetismo”. Sin embargo, fueron apareciendo algunos nuevos cuestionamientos o efectos físicos desconocidos como el efecto fotoeléctrico, la fórmula de la radiación de un cuerpo caliente o las rayas en los espectros de emisión del Hidrógeno, que no encontraban cabida en ninguno de estos dos pilares, según los conceptos del momento.

A principios del siglo XX, la Ciencia estaba tratando de determinar las diversas propiedades de la luz, su velocidad exacta, su naturaleza, su energía o su medio de propagación entre otros. Se pensaba que el medio utilizaba la luz para propagarse era el éter, un teórico fluido que se encontraba en todo el universo, transparente y de baja densidad que inundaba todos los huecos del espacio. Sin embargo, todos los experimentos de medición de haces de luz realizados en la época llegaban a conclusiones que determinaban que el éter no existía.

En este escenario Albert Einstein presentó su teoría física basándose en dos postulados, (afirmaciones sin demostración), para explicar la naturaleza del Universo. Uno es que la luz se mueve siempre a velocidad constante de unos 300.000 km/s. con respecto a cualquier observador e independientemente de la velocidad de la fuente emisor, (exactamente a 299.793 kilómetros por segundo), contradiciendo la relatividad Galileo, y además se propaga en el vacío. El otro es que no existe ningún experimento posible en una nave que nos permita saber si nos estamos moviendo y la prueba más palpable es que los pobladores de la Tierra no podemos apreciar los movimientos traslaciones y rotacionales de ésta. Más tarde dichos postulados fueron demostrados.

A partir de estos postulados se concluye que cada sistema de referencia tiene su propio espacio-tiempo y que la idea de un tiempo absoluto como lo había planteado dos siglos antes Newton estaba errada. Matemáticamente la velocidad es igual al espacio recorrido sobre el tiempo empleado, pero si la velocidad de la luz es constante, el tiempo no podría ser un concepto rígido, por lo que cuanto más rápido te mueves, el espacio se ha de contraer y el tiempo se ralentiza, por lo que se envejece más lentamente, (experimentos realizados con muones, partículas atómicas elementales, confirman dicha afirmación).

De estas premisas teóricas Einstein obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron como consecuencias el aumento de la masa con la velocidad. Uno de sus resultados más importantes fue la equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc², en la que c es la velocidad de la luz y E representa la energía obtenible por un cuerpo de masa m cuando toda su masa sea convertida en energía.

Todo esto fue demostrado en el año 1932 y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física, (tanto la fisión nuclear como la fusión termonuclear son procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía). Los aceleradores de partículas donde se obtiene un incremento de masa son un ejemplo experimental clarísimo.

Con todo esto, que se denominó “Teoría especial de la relatividad”, (publicada en 1905), Albert Einstein reformuló toda la física clásica de Newton conocida hasta ese momento. De aquí en adelante la mecánica clásica sería sólo un caso particular de una mecánica más amplia y general, llamada más tarde Física Relativista, y que se aplica a las partículas que se mueven a grandes velocidades.

Sin embargo, Einstein se dio cuenta de que el que todas las leyes de la naturaleza fueran las mismas para todos los observadores que se mueven con velocidad uniforme, unos con respecto a otros, discriminaba a los observadores que aceleran, como es el hecho de que una persona que cae al vacío no siente su propio peso, y que los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado. Su teoría de la relatividad restringida sólo era válida, por lo tanto, para sistemas inerciales, es decir, sin aceleración, y quería hacerla extensiva también a sistemas acelerados.

Además, la teoría de la relatividad especial, basada en el principio de la constancia de la velocidad de la luz sea cual sea el movimiento del sistema de referencia en el que se mide, no concordaba con la teoría de la gravitación newtoniana, que dice que la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, puesto que al moverse uno de ellos tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar la velocidad de la luz.

A partir de estas premisas, tras ocho años de investigación y tras varios intentos fallidos de acomodar la interacción gravitatoria con la relatividad, Einstein sugirió que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de masa. Así acabó publicando en 1915 la “Teoría general de la relatividad”, estableciendo que el espacio y el tiempo son en sí mismo como un tejido que se puede retorcer en presencia de enormes masas, lo que significaría que el espacio es flexible, por lo que el tiempo también lo es, al ser el espacio-tiempo una entidad relacional. Por ello, el tiempo transcurre más despacio es sistemas gravitacionales más fuertes.

El caso es que Einstein encontró que la teoría de Newton estaba incompleta y sólo era aplicable para bajas velocidades en relación con la velocidad de la luz. Elaboró una descripción de la naturaleza más precisa que la de Newton. Pero la naturaleza no va a modificar su comportamiento para satisfacer la teoría de la comunidad científica, sino que es la comunidad científica quien deberá seguir progresando en sus investigaciones para que las posteriores teorías describan la naturaleza mejor que todas las teorías anteriores.