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3 de Abril de 2021 - Nota vista 785 veces

La fuerza que no nos acompaña: El caso de Einstein contra los Jedi

Es física de colegio, es útil para gran número de aplicaciones, asequible para comenzar a entender los secretos del universo, pero está superada: la fuerza gravitatoria no existe

La física pretende conocer y describir todos los fenómenos de la naturaleza y del universo, formular sus principios y teorías a través del lenguaje matemático para poder predecir y utilizar su comportamiento. Por definición, todas las teorías científicas pueden ser refutadas, pero aun cuando lo son, en muchas ocasiones ni siquiera se puede decir de ellas que sean erróneas o mentira. Más bien hay que entender la utilidad de las teorías físicas y sus limitaciones. Hablamos hoy de una de las leyes físicas más conocidas, de algo que ya está en nuestro acervo cultural, la llamada “fuerza de la gravedad”, que no existe como tal de acuerdo a las teorías físicas más avanzadas.

Noviembre de 1915, Revista de la Academia Prusiana de las Ciencias, página 315: Einstein presenta el primero de cuatro artículos sobre una nueva y rompedora teoría, la Teoría General de la Relatividad. Desde el título del primer artículo ya identifica la astronomía como la rama científica donde se pueden comprobar sus postulados. Básicamente, en estos artículos nos dice que lo que todavía hoy aprendemos en el colegio acerca de la gravedad es un cuento de niños. Bueno, vamos a ser un poco más suaves, es una aproximación ya que, en realidad, la fuerza gravitatoria no existe, es una ilusión.

La Ley de Gravitación de Newton funciona muy bien para describir el movimiento del Sol en el cielo, el vuelo de los aviones o las comunicaciones por satélite, aunque en este último caso ya empezamos a ver sus limitaciones. Esta ley, que tiene ya más de 300 años, nos da el valor de la aceleración de un cuerpo sujeto a lo que denomina fuerza gravitatoria creada por toda masa. Pero Einstein nos dijo que la gravedad no es una fuerza real y que lo que nos enseñó Newton y hoy preguntan en la EvAU no funciona bien ni para describir movimientos a velocidades cercanas a la de la luz, ni cuando utilizamos como sistema de referencia algo que tiene aceleración, que es básicamente… todo.

Para Newton y para cualquier mortal con conocimientos básicos de física, algo que está parado sólo puede empezar a moverse si se aplica una fuerza. De manera análoga, algo que se mueve, como la Tierra alrededor del Sol, solo varía su movimiento, y rompe su inercia describiendo una órbita cerrada, si se ejerce una fuerza. Para la Relatividad General la Tierra no rompe su inercia bajo la acción de la fuerza gravitatoria del Sol, sino que la masa del Sol (y todo lo que existe) curva el espacio-tiempo y nuestro planeta se mueve sin inmutarse como le permite ese espacio-tiempo curvo. No hay fuerzas entre objetos, son fuerzas ficticias resultado de que el espacio-tiempo es plastilina en manos de la masa.

Volvemos a la página 315 de la Revista de la Academia Prusiana de las Ciencias. Einstein nos habla de alguna de las implicaciones que tiene su nuevo paradigma. En un universo que se curva por el efecto de la masa (o de la energía), los fotones creados por las estrellas, por ejemplo, siguen trayectorias afectadas por esa curvatura. En principio deberíamos estar acostumbrados a que los rayos de luz cambien de trayectoria, lo podemos comprobar en una piscina. Observamos el fondo de manera nítida cuando el agua está totalmente tranquila. Pero si el agua se mueve, si hay olas, los rayos de luz que vienen del fondo cambian de dirección y todo se vuelve borroso. La diferencia con lo que propone Einstein es que incluso si la luz no tiene que atravesar nada, si solo hay un vacío por donde transitan los fotones, el espacio-tiempo puede estar curvado por una masa más o menos cercana y los rayos de luz se mueven como les dicta esa curvatura. El espacio-tiempo sería como una montaña rusa, y nada que se mueva podría separarse de la curvatura que imponen sus raíles.

Esta rompedora teoría de Einstein se intentó comprobar en los años siguientes a su publicación. Sir Arthur Eddington, famoso físico inglés, ideó para ello un experimento realizado durante un eclipse. Eddington tuvo que sortear contratiempos para comprobar la Relatividad, como una Guerra Mundial, de la que intentó objetar de varias maneras, por motivos religiosos y también alegando el servicio que podía hacer con sus experimentos sobre la Relatividad General. Pero finalmente, el 29 de mayo de 1919, durante un eclipse especial, el más largo que se había producido en más de 500 años, Eddington fue a una isla de África llamada Príncipe a comprobar lo que Einstein había escrito 4 años antes.

En Príncipe llovió y llovió pero el cielo se abrió lo necesario para tomar una imagen con placa fotográfica a través de un telescopio donde se veían estrellas de la constelación de Tauro justo al lado del Sol. Las estrellas no se ven de día, la luz del Sol nos ciega e impide a nuestros telescopios ópticos detectarlas, son mucho más débiles que la luz del día. Pero en un eclipse se oculta la gran fuente de luz y podemos ver las estrellas en el cielo. Eddington pudo observar varias estrellas cercanas al entonces oculto disco solar, y medir de manera relativa la posición con respecto a otras más separadas del Sol. Y lo que encontró es que la posición había variado una distancia muy pequeña, 1.75 arcosegundos, el equivalente a poder detectar el crecimiento en una hora del césped de la portería de un campo de fútbol desde el córner. Esta diferencia era totalmente consistente con lo predicho por la Teoría de Relatividad General de Einstein. El Sol, efectivamente, curva el espacio-tiempo y los rayos de luz que pasan cerca de él varían su dirección, con lo que las estrellas parecen estar en una posición diferente a la real.

El fenómeno natural de la gravedad, concluimos, está mucho mejor descrito por la Relatividad, que establece que no es una fuerza. Esto tira por tierra lo descrito por Newton y que se sigue enseñando en los colegios. La visión newtoniana de la gravedad se queda grabada en las mentes de los estudiantes, por lo que luego es muy difícil hacerles entender la distorsión del espacio-tiempo o el concepto de un tiempo no absoluto. Es importante entender de dónde vienen los conceptos en la ciencia, y las aportaciones del físico inglés no deberían dejar de enseñarse, pero sin que esto suponga obviar nuestra actual visión más precisa de la naturaleza. La fuerza gravitatoria no nos acompaña, muy a pesar de los Jedi, la cosa está más cerca de lo que dicen los mandalorianos: “esta es la forma” (de la gravedad y del espacio-tiempo).

Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

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