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Cien años de una teoría única: la relatividad de Albert Einstein

Experto explica alcances de las ecuaciones que impulsaron tecnologías que hoy mueven el mundo.

NICOLÁS CONGOTE GUTIÉRREZ
Este miércoles, 100 años atrás, Albert Einstein expuso las ecuaciones definitivas de su teoría general de la relatividad. Lo que presentó ese joven alemán a sus 36 años fue una teoría abstracta y aparentemente inaccesible –como lo señala el físico colombiano Sergio Torres Arzayús- pero que hoy, un siglo después, se evidencia en la aplicación de tecnologías que mueven el mundo. (Lea también: Cien años de la relatividad)
Fue un cambio en la forma de entender el universo. Un giro absoluto para la física. Como todo en la ciencia, en un principio dejó más preguntas abiertas que respuestas concretas. A pesar de ello sobrevivió a un escepticismo que tuvo aliento hasta casi la mitad de su vida actual.
Pero, ¿cómo explicarla? La prensa siempre le pedía a Einstein resumir su teoría. Pese a la frustración que le generaba ese interrogante, alguna vez lo solucionó así: “Es una teoría del espacio y del tiempo que conduce a una teoría de la gravedad”.
Y como aún hoy, al cumplirse un siglo de su formulación, explicar la relatividad general es un reto, Jorge Rueda, físico colombiano, doctor en astrofísica relativista y profesor de la red del Centro Internacional de Astrofísica Relativista (Icranet, por su sigla en inglés) y de la Universidad de Roma La Sapienza lo hace en diálogo con EL TIEMPO a propósito del centenario y de un encuentro alrededor de este tema, que se cumplirá esta semana en Bucaramanga (hasta mañana) y Bogotá (jueves y viernes), con expertos nacionales y del exterior.
¿Cómo entender la teoría de la relatividad general?
Fue un auténtico cambio de paradigma en la forma de pensar cómo funciona la gravedad. El concepto de fuerza fue cambiado por Einstein, pues ya no se pensaba en la fuerza de atracción de dos cuerpos sino que uno, en el sitio donde está, genera una deformación en una cantidad que fue un concepto nuevo: espacio-tiempo. Acá ya no separados sino juntos dentro de un concepto geométrico. Para entenderla, es como cuando uno coloca un objeto en una hoja de papel y esta se deforma alrededor de la posición del objeto. Si se lanza una bolita hacia ese objeto, ella se mueve alrededor del mismo siguiendo la deformación del papel.
¿Por qué la complejidad de formularla?
Para poder escribirla, Einstein introdujo conceptos de física que no existían. Además, tuvo que apoyarse en una matemática que sí existía pero que no había encontrado aplicación en la naturaleza. Fueron los conceptos de geometría pseudo-Riemanniana, una serie de cosas que él fue desarrollando y aprendiendo con sus amigos matemáticos. Esa unión famosa entre Einstein y Marcel Grossmann, por ejemplo, lo mismo con Tulio Levi Civita. Ellos eran expertos matemáticos en geometrías de cuatro dimensiones y Einstein tuvo el golpe de genio de comprender que estas geometrías podrían representar la unión entre espacio y tiempo. Entiende que cuando vamos atrás en el tiempo también nos movemos en el espacio y ya el tiempo no es absoluto como en la teoría de Newton sino que pasa a ser relativo. No fue fácil, hizo varios intentos de formular la teoría hasta que al fin lo logró.
¿Qué llevó a que tuviera tanta resistencia?
Si hoy todavía nos causa un poco de estupor imaginémonos cien años atrás cómo fue la reacción de la gente. Hubo muchos escépticos, porque era esencialmente una teoría y como todo en física, necesita ser probado. Pocos creían en ella porque era muy compleja y no había pruebas fundamentales. Aparte, muchas personas no la entendían porque no estaban familiarizadas con esos conceptos como el de la geometría pseudo-Riemanniana.
Y si vamos al presente, ¿cuál es la importancia de la relatividad?
La teoría pasó con muchas dudas la mitad de su vida actual, a pesar del gran triunfo de la verificación de sus efectos, como el avance del perihelio de Mercurio y la deflexión de la luz observada en el eclipse de 1919. Durante esos casi 50 años la gente estaba escéptica y tuvimos que esperar el avance de la tecnología para poder ver fenómenos más extremos en el universo. Muchas predicciones con el fin de verificarla han hecho que la tecnología avance. La creación de cada nuevo telescopio, de un instrumento, de un satélite, se ha dado para comprobar las predicciones de la relatividad.
En el mundo de hoy, ¿dónde está la relatividad?
Un ejemplo puntual es la tecnología GPS, que utiliza las correcciones de la relatividad para establecer la posición. También se puede citar la misión Gravity Probe B de la Nasa, que se hizo para comprobar los efectos de la relatividad general alrededor de la Tierra. Su propósito fue verificar algo que se llama arrastre de los sistemas de referencia inerciales, es decir que si uno tiene un cuerpo que rota, este deforma su espacio-tiempo alrededor y los que lo rodean se mueven dependiendo de ello. Además, esa misión introdujo y produjo avances en nuevas tecnologías como la de congelamiento criogénico. Estas tecnologías son hoy utilizadas por laboratorios en la Tierra para enfriar los átomos hasta temperaturas cercanas al cero absoluto.
¿Hay cosas que fallan en la teoría?
Más que falla la teoría, fallamos en nuestros modelos físicos. Si uno quiere explicar algo siempre hay variables de información, hipótesis que se tienen que hacer. Claro que existen limitaciones de la teoría y se espera que bajo ciertas condiciones falle. Tenemos, por ejemplo, el macroscópico y el microscópico, que hasta ahora no se han podido unir porque están construidas bajo conceptos diferentes. Este un problema actual al que se dedican muchas personas y cuya solución está lejos. Esperamos que la relatividad falle en la descripción de efectos microscópicos, como por ejemplo cuando estudiamos las condiciones físicas muy cerca del Big Bang.
#TiempoDeCiencia
NICOLÁS CONGOTE GUTIÉRREZ
Redactor de EL TIEMPO
En Twitter: @NiCongote
NICOLÁS CONGOTE GUTIÉRREZ
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