Tras su teoría de la relatividad especial en 1905, Einstein siguió desarrollando, durante la siguiente década, su teoría de la relatividad de una forma más generalizada incluyendo los efectos de las aceleraciones además de las velocidades uniformes. De ahí el nombre que recibió: relatividad general.

Al incluir las aceleraciones, incluyó la gravitación cuyos efectos se dejan sentir, de forma indistinguible, como una aceleración. De hecho, se habla de la aceleración de la gravedad terrestre cuyo valor es de 9,8 metros/segundo ², y es igual a la que podríamos conseguir en un habitáculo, fuera de la gravedad terrestre, si lo aceleráramos con ese mismo valor. No podríamos saber si estamos experimentando el peso o una aceleración producida por un motor sobre el habitáculo. Este es el principio de equivalencia que afirma que las leyes de la física tienen que ser las mismas para todos los observadores, independientemente de su estado de reposo o de movimiento.

Materia-espaciotiempo, la estrecha relación entre materia y curvatura del espaciotiempo.

La equivalencia aceleración-gravitación llevó a Einstein, de forma genial, a la concepción de la fuerza de la gravedad como una curvatura del espaciotiempo. La visualización de este hecho la podemos observar en la figura: una superficie elástica (semejante al espaciotiempo) se curva bajo la acción de objetos pesados (las grandes masas, de intensos campos gravitatorios), de forma que las trayectorias (geodésicas) que pueden seguir los objetos pequeños cuando están cerca de los grandes se acercan a los mismos. Einstein formuló una ecuación que muestra el grado de curvatura del espaciotiempo en función de la cantidad de masa, relaciona masa con curvatura: materia (o energía) con deformación del espaciotiempo.

Una de las consecuencias más populares, de la teoría de relatividad es la equivalencia entre masa y energía, la famosa ecuación de Einstein: E = m c ². De forma similar a la contracción de las longitudes y la dilatación de los tiempos con la velocidad, en un factor que depende de la relación entre dicha velocidad y la velocidad de la luz, la masa también se modifica: aumenta. Conforme se incrementa la velocidad, la masa en reposo de cualquier cuerpo adquiere más energía y esa energía se suma a la propia masa, hasta hacerla infinita a la velocidad de la luz. Esta es la razón de que sea imposible, para cualquier objeto con masa por pequeño que sea, alcanzar la velocidad lumínica.

¿Una especie de Matrix?

Contracción espacial, dilatación temporal, nueva realidad espaciotemporal, curvatura del espaciotiempo como origen de la fuerza de la gravedad, equivalencia masa-energía ¿?...Al principio de la columna del mes pasado, cuando introduje la teoría de la relatividad, comenté unas inquietantes palabras de Leslie Pearce Williams: “La teoría de la relatividad viola todos los principios del sentido común”. Dado que la ciencia ha descubierto una realidad que se acerca más a lo que dice la relatividad, que a lo que sugiere nuestro sentido común: ¿ en qué clase de mundo vivimos?. Es evidente que el sentido común nos presenta un mundo simplificado, algo muy práctico para desenvolvernos en nuestra vida cotidiana, pero no nos presenta el mundo real-real-de-verdad, sólo algo parecido a las sombras del mito de la caverna de Platón. Nuestro sentido común obedece a una especie de programación desarrollada y optimizada durante millones de años, que se ha ido desarrollando de forma paralela a nuestro cerebro. Una especie de “programa Matrix”, que filtra la realidad necesaria con un determinado fin: la preservación de la especie con máxima garantía y mínimo gasto de recursos.

¿ Una exageración, una extravagancia? En absoluto, sólo cuestión de escalas. A grandes velocidades o aceleraciones la divergencia relatividad-sentido_común es máxima. En los valores de nuestra vida cotidiana su divergencia es mínima, casi despreciable. Sin embargo la ecuación de la relatividad general que asocia masas o energías con curvatura del espaciotiempo tiene soluciones tan inquietantes como los agujeros negros o los agujeros de gusano que nos abren la posibilidad (aún remota) de los viajes en el tiempo.

La teoría de la relatividad general comenzó una nueva era. En el sueño de Einstein estaba la unificación de las cuatro interacciones fundamentales: gravedad, electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y débil. Él consiguió fundir geometría y fuerza de gravedad y nos enseñó el camino para conseguir la unificación de las fuerzas mediante la belleza geométrica.

Cuando consigamos dominar las cuatro fuerzas, tendremos una nueva y poderosa teoría que nos mostrará toda la belleza de nuestro universo y nos explicará su origen. Esa belleza superará con creces la que nos muestra nuestro rudimentario (pero necesario) sentido común: bienvenidos a Matrix.

Libro recomendable: “La teoría de la relatividad”
Por Albert Einstein, Adolf Grünbaum, A.S. Eddington y otros.
Selección de L.Pearce Williams. Alianza Universidad.

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