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.
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