El eclipse que hizo famoso a Albert Einstein

El eclipse que hizo famoso a Albert Einstein

El 29 de mayo se cumplen 100 años de la comprobación de la teoría de la relatividad general.

Albert Einstein

Alber Einstein nació el 14 de marzo de 1879, Ulm, Alemania.

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Central Press

Por: José Róbel Arenas
22 de mayo 2019 , 09:26 p.m.

Mar adentro, en la costa oeste de África, en la isla de Príncipe, en una mañana lluviosa, el astrónomo inglés Arthur Eddington y su ayudante esperan el evento que transformaría nuestra concepción del universo. A la una y media de la tarde se anticipa la noche momentáneamente y ambos toman fotografías con su telescopio de las estrellas en la vecindad del Sol, eclipsado por la Luna. Ese día 29 de mayo de 1919, las placas fotográficas de Eddington atraparon huellas luminosas que confirmaron una de las intuiciones físicas más extraordinarias en la historia de la ciencia.

Unos meses después, el equipo de Eddington, y otro liderado por Andrew Crommelin, quien tomó fotografías en Sobral, en el norte de Brasil, regresaron a Inglaterra. Entonces, Eddington hizó mediciones micrométricas en las fotografías y las comparó con las otras mediciones, encontrando que, en promedio, se apreciaba una desviación de la luz de las estrellas observadas de 1,79 segundos de arco que, considerando el error experimental, confirmaba la predicción de 1,74 hecha por el físico alemán Albert Einstein.

De un día para otro, Einstein, el creador de aquella ferviente búsqueda, pasó de ser un destacado investigador dentro de su comunidad científica a convertirse en un ícono popular del ingenio humano.

El 6 de noviembre de 1919 en Londres hubo una histórica reunión conjunta de la Royal Society y la Royal Astronomical Society en la que el premio Nobel J. J. Thompson afirmó que el evento de mayo era uno de los mayores logros de la historia del pensamiento humano. Al día siguiente, el Times de Londres publicaba el acontecimiento en primera página: “Revolución en la ciencia - Nueva teoría del universo- Demolidas las ideas de Newton…”. En horas, la noticia corrió el mundo y los principales periódicos suplicaban por una entrevista con el nuevo genio, que para algunos ya era el sucesor de Copérnico y Newton. ¿Qué clase de pensamiento fue aquel que conmocionó al mundo?

El mundo descrito en la teoría especial de la relatividad, publicada en 1905 por el mismo Einstein, era extremadamente limitado a sistemas con movimiento uniforme, en una realidad donde nada se mueve tan simplemente. Las personas, los ciclistas, los automóviles, los aviones, todo acelera. Ello le quitó el sueño al pensador por mucho tiempo, hasta que, en la primavera de 1907, cuando trabajaba en la oficina de patentes de Berna, en Suiza, tuvo la idea más feliz de su vida.

Se le ocurrió que si una persona cae libremente, no siente su peso. “Esta idea me impresionó profundamente”, recordaría. De esa idea, el genio intuyó el denominado principio de equivalencia: un observador encerrado en un pequeño laboratorio que se mueve aceleradamente hacia arriba, simulando efectos gravitacionales.

Allí, los experimentos se comportan como si el laboratorio estuviese cerca de un campo gravitatorio. El gran físico concluyó: como un rayo de luz en este laboratorio se curva en dirección al piso (por efecto del movimiento relativo entre el observador que va acelerando y la luz que se desplaza rectilíneamente, según observa alguien fuera del laboratorio), la luz que pase cerca de una masa debería curvarse, debido a su campo gravitacional.

Einstein calculó la desviación que sufrirían los rayos de luz provenientes de estrellas lejanas al pasar cerca del Sol por efecto de su gravedad y, en 1911, publicó estos resultados sin tener una teoría completa. Ahora necesitaba de astrónomos que midieran ese efecto y comprobaran su teoría.

Esto se podría hacer tomando dos fotografías del mismo grupo de estrellas en momentos diferentes. La primera foto se tomaría de noche, sin perturbación alguna; la segunda, varios meses después, de día, cuando el Sol se interpusiera en el viaje de la luz de las estrellas de este grupo. Para observar el efecto de la gravedad del Sol sobre la luz de estas estrellas sin perturbaciones era necesario medirlo en un eclipse total de Sol. Entonces, comparando las dos fotos, se podría medir un pequeño cambio en la posición de las estrellas, lo cual correspondería a la desviación esperada.

En 1912, el joven astrónomo alemán Erwin Finlay Freundlich se embarcó en la gran aventura de probar esta idea. El reto que enfrentó Einstein al querer generalizar su teoría especial de la relatividad era de tal dificultad y complejidad que el famoso físico Max Planck le recomendó no intentarlo: “si lo logras te llamarán el nuevo Copérnico”, le dijo Planck a Einstein.

Siendo miembro de la Academia Prusiana de las Ciencias y profesor de la Universidad de Berlín, Einstein consiguió financiación para una expedición en cabeza de Freundlich en la región rusa de Crimea, donde ocurriría un eclipse total de sol el 21 de agosto de 1914. Veinte días antes del eclipse, estalló la Primera Guerra Mundial y Alemania le declaró la guerra a Rusia. Freundlich y sus colaboradores alemanes fueron capturados por el ejército ruso.

El astrónomo norteamericano William Wallace Campbell, quien también intentó observar el eclipse, no tuvo éxito por causa de las nubes, y por culpa de la guerra perdió sus equipos. No obstante, la guerra favoreció a Einstein, quien había cometido un error en sus cálculos.

En horas, la noticia corrió el mundo y los principales periódicos suplicaban por una entrevista con el nuevo genio, que para algunos ya era el sucesor de Copérnico y Newton

En los años que duró el conflicto bélico completó la teoría de la relatividad general, corrigió imprecisiones e hizo los cálculos correctos. Buscando la generalización de la relatividad especial encontró una teoría relativista de la gravedad. El principio de equivalencia había sido útil para calcular el movimiento aproximado de los rayos de luz, pero no le decía nada acerca de la gravedad.

En 1915, Einstein volvió sobre unas ecuaciones que había desechado y durante noviembre de aquel año, semana a semana, terminó y sustentó su gran teoría de la relatividad general.

El secretario de la Royal Astronomical Society de Inglaterra, Arthur Eddington, se interesó por la gran teoría de Einstein y decidió hacer la observación del eclipse solar en la isla de Príncipe. Cuando regresó a Inglaterra, con sus datos descubrió que Wallace Campbell también había hecho observaciones de otro eclipse solar total, el ocurrido el 8 de junio de 1918 en el estado de Washington en los Estados Unidos, encontrando que Einstein no tenía la razón. Fueron las observaciones del eclipse total de sol del 21 de septiembre de 1922 en Australia, con la presencia de siete expediciones, las que le dieron la razón a Eddington y, naturalmente, a Einstein.

Principalmente fueron las mediciones de Campbell las más claras y contundentes.
Desde el eclipse de Australia ha habido una infinidad de observaciones y experimentos que, como supremos jueces naturales, han probado que la gravedad es el efecto de la curvatura del espacio y el tiempo, generada por las distribuciones de masa y energía. Sin el logro de esta hazaña intelectual hecha con una aguda intuición física, lápiz y papel, no tendríamos las telecomunicaciones satelitales modernas, ni podríamos buscar agujeros negros ni sabríamos de las ondas gravitacionales.

Tampoco comprenderíamos nuestro universo desde el Big Bang hasta sus descomunales estructuras que se pierden en la abismal inmensidad del espacio y en el misterio del tiempo.

JOSÉ RÓBEL ARENAS
profesor asociado del Observatorio Astronómico Nacional

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