El blog del burgués

12 julio 2009

La fuerza de la gravedad

Filed under: Cosmología — elburgues @ 11:15 AM

Todo empezó con Copérnico. Copérnico dio un empujón al sistema aristotélico y colocó a la tierra en el lugar que le corresponde. 150 años más tarde llego la visión del mundo de Newton (con una manzana dice la leyenda). En 1665 Newton pensó que la fuerza que atraía una manzana hasta el suelo y la fuerza que mantenía en órbita terrestre a la luna, no eran sino la misma fuerza.

El logro de las ecuaciones de Newton se produjo por la necesidad de comprender el movimiento de los planetas y las estrellas. Unificó cielo y tierra en una teoría que llamó gravedad. Esas ecuaciones realizan predicciones tan exactas que aún se siguen usando. Pero Newton ocultaba un secreto inconfesable. No tenía ni idea de cómo funcionaba.

Einstein, al investigar sobre la luz encontró un fallo en la teoría de Newton. A los 26 años descubrió que la velocidad de la luz era un límite cósmico que nada puede superar. El problema era que esa idea contradecía la teoría de la gravedad de Newton.

Imaginemos por un momento que se produce una catástrofe cósmica. Supongamos que el sol se volatiliza sin previo aviso, desaparece de repente. La teoría de Newton predice que instantáneamente los planetas se saldrían de su órbita y se perderían en el espacio para siempre.

Newton creía que la gravedad era una fuerza que actuaba instantáneamente a cualquier distancia, de modo que sentiríamos en la tierra los efectos de la destrucción del sol de manera inmediata. En realidad, la luz tarda unos 8 minutos en recorrer los 150.000.000 Km que separan el sol de la tierra.

Y si Einstein había demostrado que nada, ni si quiera la gravedad, viaja más rápido que la luz ¿Cómo podría salirse de su órbita la tierra antes de que la oscuridad llegara a nuestros ojos? Para Einstein, un desconocido oficinista de una oficina de patentes suiza, la teoría de 250 años de antigüedad de Newton era incorrecta.

Pero, si Newton estaba equivocado ¿porque iban a mantenerse los planetas en pie? ¿Por qué la teoría de Newton era capaz de predecir el movimiento de los planetas correctamente y con exactitud? Einstein lograba descifrar el dilema encontrando una nueva forma de unificación. Einstein proporcionó al mundo una nueva imagen de lo que constituye la fuerza de la gravedad.

Innumerables situaciones cotidianas hacen que tengamos en nuestras cabezas una idea afianzada de lo que es el espacio. Pero ¿qué es realmente el espacio? ¿Existe? ¿Es algo real? No te rías. Para Leibniz el espacio no posee una consistencia real. El espacio es para Leibniz un fenómeno, es un modo en cómo se aparece ante nosotros la realidad.

Efectivamente, el espacio no es un concepto abstracto, no es una invención humana. No solamente es “algo” sino que además Einstein demostró que se curva. Einstein unió al tiempo y a las tres dimensiones espaciales en un mismo tejido, el espacio-tiempo.

Lo que ocurre es que la presencia de grandes masas estira ese tejido espacio-temporal de la misma forma que una bola de hierro estiraría una cama elástica si es arrojada sobre ésta. Es esa curvatura del espacio-tiempo en realidad lo que crea la gravedad.

La tierra no se mantiene en órbita porque el sol ejerza su atracción de manera instantánea como teorizó Newton sino porque sigue las curvaturas del tejido espacio-temporal causado por la presencia solar.

Volviendo de nuevo a nuestra catástrofe cósmica, veamos lo que ocurre ahora con este nuevo concepto de gravedad. Al igual que tirar una piedra al centro de un estanque genera ondas en el agua que podemos ver con nuestros ojos, la perturbación que provocaría la desaparición repentina del sol generaría una onda gravitacional en ese tejido espacio-temporal.

De modo que no percibiríamos un cambio en la órbita de la tierra hasta que esa ola alcanzara nuestro planeta. Es más, Einstein calculó que estas ondas gravitacionales viajan exactamente a la velocidad de la luz. De esta forma se resolvió el conflicto con la ley de Newton y además proporcionó una nueva forma de comprender la gravedad. Einstein lo bautizó como la teoría de la relatividad general en 1915. Fue como volver a formular las leyes gravitacionales.

Y si todo forma parte de ese tejido espacio-temporal, entonces, la luz que nos llega de estrellas lejanas viajará a través de ese tejido ¿no es así? Y si resulta que ese tejido por el que viaja la luz se curva en presencia de enormes masas, como por ejemplo al pasar cerca del campo gravitatorio del sol, entonces la trayectoria de esos rayos de luz no pueden permanecer invariables, sucederá algo con ellos, se curvarán también ¿verdad? Entonces, eso se traduciría en que desde la tierra observaríamos una posición de la estrella observada modificada con respecto a la posición que solía tener ¿no?

La teoría general de la relatividad hace predicciones precisas acerca de esto. El problema que tiene comprobarlo experimentalmente es que las estrellas las observamos bien de noche, durante el día, la luz del sol las oculta, salvo cuando se producen eclipses generales de sol. La primera comprobación empírica de la teoría de la relatividad fue durante los eclipses de 1919 y 1922. Se compararon las posiciones aparentes de las estrellas con sus posiciones aparentes algunos meses más tarde, cuando aparecían de noche, lejos del Sol.

Einstein predijo un desplazamiento aparente de la posición de 1,745 segundos de arco para una estrella situada justo en el borde del Sol, y desplazamientos cada vez menores de las estrellas más distantes. Se demostró que sus cálculos sobre la curvatura de la luz en presencia de un campo gravitatorio eran exactos.

Einstein y Charles Chaplin se hicieron personajes famosos y solían ser portada en la prensa de la época, algo así como Cristiano Ronaldo hoy en día. Por la cuenta que le trae a Florentino Pérez y dentro del tejido espacio-temporal del fútbol mundial, espero que la luz de “su estrella” no se tuerza en presencia de otras estrellas masivas.

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1 comentario »

  1. Una explicación clara y concisa sobre al fuerza de la gravedad, y la explicación que se le ha dado a la misma a lo largo del tiempo. Me ha encantado la entrada (se echa de menos a King África, eso sí).

    Lo último que dices me da pie a reflexionar. No sobre el señor Cristiano Ronaldo, pues bien sabes que el fútbol no es lo mío, sino sobre las portadas en la prensa de la época: Chaplin y Einstein. Si las comparas con las de hoy día (C. Ronaldo, Paris Hilton y demás lumbreras), ¿no parece que estemos ante un eclipse, pero de genialidad?

    Saludos.

    Comentario por Miguel — 13 julio 2009 @ 7:12 PM | Responder


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