Ciencia

100 años de la teoría de la relatividad de Einstein

Por 25/11/15 - 09:40

  • El 25 de noviembre de 1915, Albert Einstein publicó la teoría general de la relatividad, que cambió para siempre la ciencia y la sociedad.
  • Una de las aplicaciones prácticas de este trabajo es el GPS.
100 años de la teoría de la relatividad de Einstein
InformiguelCarreño (Wikimedia)

En 1999, la revista Time elegía a Albert Einstein como "la persona del siglo XX". Entre los méritos a destacar, la publicación señalaba que había sido "un científico eminente en una época marcada por la ciencia". El que probablemente sea su descubrimiento más importante, la teoría general de la relatividad cumple precisamente hoy un siglo.

El 25 de noviembre de 1915, Einstein publicaba el artículo Die Feldgleichungen der Gravitation, un compendio científico donde daba a conocer el sistema de diez ecuaciones matemáticas que iban a cambiar el mundo. El trabajo coincidió con la presentación de la teoría de la relatividad en la Academia Prusiana de Ciencias de Berlín.

¿Qué es la relatividad?

"Einstein parte de que existen unas leyes de la naturaleza (no solo de la física) que son completamente objetivas y las mismas para todos", nos explica Antonio Dobado, catedrático de Física Teórica de la Universidad Complutense de Madrid. Es lo que se conoce como Principio de la Relatividad. Introducido por Galileo, dicho principio nos permite explicar cómo es posible que los azafatos puedan servir las bandejas de comida y bebida en pleno vuelo. El sistema de referencia que estudiamos en este caso es el avión que se mueve a una velocidad tan asombrosa como constante -unos mil kilómetros por hora-.La teoría de la relatividad fue difundida el 25 de noviembre de 1915, hace justo un siglo

En el caso de que haya turbulencias, la velocidad no es constante en nuestro sistema de referencia, lo que impide que puedan atender a los viajeros. Es el Principio de la Relatividad de Galileo, por tanto, el que hace que un viaje tan rápido a bordo de un avión resulte imperceptible para los pasajeros y la tripulación. ¿Pero qué ocurre si analizamos el sistema de referencia -un avión, un tren o un coche, por poner ejemplos cotidianos- desde distintas perspectivas? Dobado comenta que "es evidente que diferentes observadores en diferentes posiciones y estados de movimiento van a percibir esta realidad de forma diferente".

Einstein
IM_photo | Shutterstock

Pensemos ahora en un tren. Una persona A -Alberto- se coloca en el andén, mientras que una persona B -Belén- está dentro del vagón en marcha. Si Alberto enciende una linterna y calcula la velocidad de la luz para llegar hasta Belén, esa velocidad sería igual a 300.000 kilómetros por segundo. Por el contrario, en el caso de que Belén haga el mismo cálculo, tendrá que sumar la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo) a la velocidad del tren. La velocidad de la luz no sería la misma, algo teóricamente imposible.

El ejemplo se complicaría aún más si pensáramos en una persona A -Alberto- situado en Madrid, una persona B -Belén- situada en Barcelona y una persona M -María-, situada dentro del vagón. Si Alberto y Belén encendieran una linterna, y M calculase la velocidad, volveríamos a encontrarnos con el mismo problema. Einstein descubrió que cada sistema de referencia (es decir, para Alberto el andén madrileño, para Belén el andén barcelonés y para María el vagón) se dan un tiempo y una distancia particular. Es decir, las nociones de tiempo y distancia no son conceptos absolutos, como se creía.

Einstein
Brian Kinney | Shutterstock

Las nociones de tiempo y distancia no son conceptos absolutos, como se creía en el pasadoEn 1905, Einstein introdujo la teoría de la relatividad especial donde se explicaba "cómo debían comparar sus observaciones los llamados observadores inerciales que se mueven a velocidad constante entre sí", comenta el profesor de la UCM. Einstein planteó que la velocidad de la luz en el vacío debería ser la misma para los observadores Alberto, Belén y María, una idea derivada del carácter absoluto de las leyes de la mecánica y del electromagnetismo. Por estos motivos, "la longitud de los objetos y la duración de los procesos podía tener un carácter relativo", es decir, deberían ser diferentes para cada observador. "Sin embargo, relativo no implica arbitrario porque la teoría predice exactamente lo que va a observar cada uno en las diferentes situaciones de movimiento", resalta Dobado.

Una década después, el físico de origen alemán introdujo la teoría general de la relatividad que mencionamos al principio. Como sostiene Antonio Dobado, "en ella extendía la teoría especial a movimientos relativos arbitrarios como aceleraciones o rotaciones, y además formulaba una nueva teoría de la gravitación que iba más allá de la de Newton y era compatible con el Principio de Relatividad de Galileo".

Una revolución científica y social

En otras palabras, la teoría de la relatividad de Einstein nos dice cómo tienen que contrastar sus distintas observaciones los diferentes observadores para garantizar que la realidad última sea la misma para todos y sea objetiva". De esta manera el físico compatibilizó el concepto de gravedad con la teoría especial de la relatividad de 1905.La teoría de la relatividad hizo desaparecer la noción de gravedad, introduciendo el concepto de curvatura del espacio-tiempo

La teoría de la relatividad de 1915 hacía desaparecer la noción de gravedad, sustituyéndola por otro concepto, conocido como curvatura del espacio-tiempo. Según Dobado, aquel trabajo "significó toda una revolución para la física". El espacio y el tiempo dejaron de ser entes absolutos y estáticos dados a priori, transformándose en objetos dinámicos en interacción con el resto de la materia y la energía del universo.

De acuerdo a la relatividad general, los objetos materiales distorsionan el espacio-tiempo, una distorsión que se propaga a la velocidad de la luz como si de una onda se tratase, hasta alcanzar otros objetos que sí perciben la interacción gravitacional, nos comenta el investigador de la Universidad Complutense de Madrid. ¿Pero cómo podemos imaginar dicha curvatura del espacio-tiempo? Antonio Dobado nos explica que en ausencia de gravedad, "el espacio sería plano como la superficie de una mesa". En presencia de gravedad, por el contrario, "el espacio sería curvo como la superficie de un globo o de una silla de montar", señala.

Einstein
LobStoR (Wikimedia)

Einstein no dijo que "todo es relativo"Contrariamente a lo que suele pensar, es falso que Einstein dijera que "todo es relativo". Según Dobado, la asimilación de esta frase "dice mucho del escaso nivel científico cultural de cualquiera que la use". El científico de la UCM sostiene que "el nombre de teoría de la relatividad no fue muy afortunado, pues ha dado lugar a muchas confusiones entre las personas de escasa formación científica como las que tanto abundan en nuestro país".

La teoría de la relatividad es esencial para la comprensión de los fenómenos físicos. Pero la revolución que supuso el artículo publicado hace un siglo fue más allá del conocimiento científico. "Sin ella no entenderíamos casi nada de lo que ocurre a nuestro alrededor", apunta Dobado. Pero tampoco disfrutaríamos del GPS. Como nos explicaba Takaaki Kajita, Premio Nobel de Física de 2015, "cuando Einstein planteó su teoría sobre la relatividad, nadie pensó que fuera a tener utilidad, pero cien años más tarde, sin esta teoría no podríamos usar el GPS". Este sistema "no podría tener la precisión que tiene sin tener en cuenta las correcciones de Einstein a las teorías de Newton", concluye Dobado.

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