Relatividad de Einstein vista de 'Los Simpsons' hasta 'Interestelar'

Relatividad de Einstein vista de 'Los Simpsons' hasta 'Interestelar'

La teoría del científico alemán no solo se ha quedado en textos sino que ha salido al cine y la TV.

24 de noviembre 2015 , 08:23 p.m.

La gravedad –el fenómeno que hace que los objetos caigan al suelo, genera las mareas y produce el movimiento de los planetas en órbitas elípticas alrededor del Sol– no es una fuerza actuando a distancia. La gravedad es el efecto de la materia transformado el espacio y el tiempo. Esta es, en palabras del físico teórico John A. Wheeler, la idea fundamental presentada por Albert Einstein en su teoría general de la relatividad que este mes cumple 100 años.

Con ella, Einstein depuso el modelo de su héroe, Isaac Newton, cuyas predicciones habían dominado la física por más de 200 años y sentó las bases de lo que hoy se considera como la mejor descripción de la gravedad. Para Newton, y para millones de estudiantes de ingeniería alrededor del mundo, la gravedad es una fuerza que atrae mutuamente a los objetos por el hecho de tener masa. (Vea también: Einstein, 'ídolo pop')

Para Einstein, la masa de los objetos altera la geometría del espacio y el tiempo creando un paisaje invisible de valles y colinas, como los pliegues de una sábana, pero en el entramado mismo del universo.

Para nosotros, homínidos bípedos cuyos sentidos se desarrollaron para interpretar las escalas de tiempo y de distancia presentes en el planeta Tierra, las leyes de Newton son más cercanas a nuestra interpretación de la realidad. Podemos percibir la caída de una manzana, el movimiento de un bus o la rotación de la Tierra y describirlos correctamente con las leyes de Newton.

Albert

Cuando llegó a Nueva York (EE. UU.), en 1921, Albert Einstein fue recibido como un héroe. Foto: Archivo

Esas leyes permiten construir edificios, puentes y automóviles. Pero embarcarnos en proyectos más ambiciosos requiere una teoría que permita hacer predicciones más allá de los fenómenos que percibimos a simple vista. En el caso de la gravedad esa teoría es la relatividad general.

En ella la geometría del espacio y del tiempo, inseparables en una misma cantidad conocida como espacio-tiempo, es el producto de la energía y la cantidad de movimiento de la materia y la radiación. Esto quiere decir que el espacio-tiempo no es como una hoja de papel cuadriculado en la que existimos nosotros y los objetos. Por el contrario, el espacio-tiempo es el producto de esos objetos, no solamente el marco de referencia en que existen. Einstein presentó esta relación por primera vez en dos artículos publicados el 25 de noviembre de 1915, donde se introducía lo que ahora se conoce como las ecuaciones de Einstein.

Estas son el resumen de la forma revolucionaria de concebir la gravedad y el espacio-tiempo. Contienen predicciones sobre la forma en que transcurre el tiempo, cuál es la geometría del espacio, cómo es el movimiento de los cuerpos en caída libre y cómo se propaga la luz.

Parte del atractivo de la relatividad es que establece tres pruebas que permiten su comprobación. Primero, predice correctamente el comportamiento anómalo de la órbita de Mercurio, que no está bien determinado si usa solamente la teoría de Newton.

Segundo, predice el cambio en la trayectoria de la luz por la influencia de un objeto masivo, un efecto visible; por ejemplo en la posición de las estrellas cuando el Sol, visto desde la Tierra, pasa frente a ellas. Tercero, predice el cambio en la longitud de onda de la luz por efecto de la gravedad. Todas estas pruebas fueron comprobadas experimentalmente entre 1919 y 1959 y aún hoy hay experimentos que siguen avalando su validez.

Con la relatividad general, Einstein aporta a una nueva visión del mundo, mucho más allá del alcance de las teorías de la física hasta ese momento. Junto a la mecánica cuántica, la relatividad constituye los cimientos de la física que se desarrolló en el siglo XX.

Si un científico del año 1900 tuviera la oportunidad de ver el mundo en que vivimos, solamente podría explicarlo a través de la comprensión de esas teorías, aunque pasen inadvertidas a simple vista y difícilmente alguien piense en Planck cuando enciende el celular o se acuerde de Einstein al enviar un mensaje de texto.

La relatividad general está escondida en el entramado del mundo moderno. Sin ella sería imposible sincronizar las miles de operaciones con las que se mueve la economía mundial y mucho menos soñar con algún día extender nuestro dominio fuera del planeta Tierra.

Cien años después de la presentación de esta teoría es imposible imaginar el mundo moderno sin ella, pero también es imposible imaginar sus alcances en el mundo del mañana. La relatividad general permite al tiempo sincronizar los satélites, estudiar el universo como un todo y soñar con viajes espacio-temporales.

La ciencia ficción en el cine y la literatura han explorado el potencial de esta teoría y han hecho populares conceptos muy complejos como las ondas gravitacionales, los agujeros negros o los agujeros de gusano, y han perpetuado la imagen de Einstein como ícono del siglo XX. Estos son algunos ejemplos.

‘Regreso al futuro’

La última de las tres pruebas de la relatividad general fue comprobada experimentalmente en 1959. Para ese entonces, Einstein ya era un ícono mundial, su imagen se había convertido en un símbolo del poder de la ciencia y su apariencia ya estaba en el imaginario popular como el epítome del científico. Aunque ‘Regreso al futuro’ (1985) no medita demasiado sobre la física de los viajes en el tiempo, el doctor Emmett Brown, interpretado por el actor Christopher Lloyd, está inspirado en Einstein y su perro lleva el nombre del célebre científico alemán.

‘La teoría del todo’

En el afiche y varias escenas de ‘La teoría del todo’ (2014), filme biográfico del científico Stephen Hawking, se ven las ecuaciones de Einstein. Estas son una herramienta muy poderosa para relacionar la energía y la cantidad de movimiento de la materia y la radiación con la geometría del espacio-tiempo. Al igual que Peter Parker (Hombre Araña) o Clark Kent (Superman) tienen que entrenar para aprender a manejar sus poderes, los físicos estudian ecuaciones como esta para entender su alcance. Decir que los poderes de Superman o del Hombre Araña sirven para derrotar a Lex Luthor o al Doctor Octopus sería, además de una falta de imaginación, limitar tremendamente su alcance. Lo mismo sucede con estas ecuaciones.

‘Los Simpson’

Una de las mejores representaciones de la geometría del espacio-tiempo en la cultura popular está en el episodio La casita del horror VI, de la popular serie Los Simpson. Homero escapa a través de un ropero al espacio tridimensional y allí desestabiliza el espacio causando una perturbación que crece como un agujero negro, produciendo un agujero de gusano que lo transporta hacia nuestra realidad. Una de las muchas referencias a la física y la matemática contenidas en esta serie.

‘El planeta de los simios’

George Taylor, el astronauta que personifica Charlton Heston en ‘El planeta de los simios’ (1968), llega a un planeta, en principio desconocido, dominado por una raza de simios. La dilatación temporal, el cambio en el transcurrir del tiempo por efecto de la velocidad de un objeto, es una de las predicciones de la teoría especial de la relatividad y explica por qué el astronauta Taylor vuelve la Tierra siglos después de su partida, aunque para él apenas hayan pasado unos segundos.

Simios

‘Interestelar’

Para Christopher Nolan, director de ‘Interstellar’ -estrenada en 2014- el filme es un proyecto científico que intenta aproximarse a las leyes de la física. Para ello contó con la ayuda del astrofísico teórico Kip Thorne, quien asesoró en el diseño del agujero negro que hace parte de la historia. Un agujero negro es una región del universo donde se acumula tanta masa que el doblez en el espacio-tiempo no permite que nada escape, ni siquiera la luz. Aunque no es perfecta, ‘Interstellar’ es una de las mejores películas de ciencia ficción para comenzar a preguntarse sobre los efectos de la teoría de Einstein.

‘Los vengadores’

Estrenada en el 2012, ‘Los vengadores’ muestra cómo un objeto extraterrestre abre un agujero en el espacio-tiempo por el cual llega una invasión alienígena a Nueva York (Estados Unidos). Un agujero de gusano, también conocido como puente de Einstein-Rosen, es una característica topológica del espacio-tiempo, un atajo que conecta dos puntos del espacio-tiempo que inicialmente pueden estar muy separados. Aunque no existen evidencias experimentales, las ecuaciones de Einstein permiten soluciones que contienen agujeros de gusano.

‘Primer’

Ganadora del gran premio el Festival de Sundance, la película independiente Primer (2004), muestra a dos amigos que intentan crear un dispositivo para cancelar el efecto de la gravedad. Si bien es una obra de ficción que menciona la geometría del espacio-tiempo, el uso de superconductores, el efecto Meissner y la interpretación de los diagramas de Feynman constituyen una historia fascinante filmada con brillantez por el director Shane Carruth.

Primer

‘Insignificancia’

En esta película del británico Nicolas Roeg (1985), Marilyn Monroe, Joseph McCarthy, Joe DiMaggio y Albert Einstein se encuentran como personajes de ficción en un hotel de Nueva York. Además de una interesante discusión sobre relatividad entre Monroe y Einstein, el físico alemán habla sobre el papel de los científicos en la sociedad y pronuncia una cita que, aunque es parte del guion, el verdadero Einstein nunca la dijo: “No van a tomar responsabilidad por su mundo. Quieren ponerlo en los hombros de unos pocos. Yo puedo decirles cuánto pesa el mundo...”

Insignificancia

‘Einstein and Eddington’

Aunque no es una película, esta miniserie (2008) recrea la relación entre Albert Einstein y Sir Arthur Eddington. En 1919, la expedición liderada por Eddington observó por primera el efecto gravitacional sobre la luz durante un eclipse total de Sol. Simultáneamente desde la costa occidental de África y el este del Brasil, Eddington y su equipo midieron el cambio en la posición de las estrellas cuando están cerca al Sol desde la perspectiva de la Tierra. La posición de las estrellas durante el eclipse confirmaba las predicciones de la relatividad general. Esa comprobación le valió a Einstein el reconocimiento mundial casi inmediato y lo convirtió en el físico más reconocido del planeta.

JUAN DIEGO SOLER
Astrofísico colombiano, investigador del servicio de astronomía del CEA en Francia.
En Twitter: @juandiegosoler

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