“La idea más feliz de mi vida” – Principio de Equivalencia y Relatividad General

Por Noé Gabriel Portes Gil Bermeo

En el siguiente artículo se abordarán temas avanzados en las áreas de física y matemáticas, si no estás del todo familiarizado con los conceptos o las ideas que se hablarán aquí es preferible que te detengas, ya que resultarán complejos e incomprensibles. En cambio, si eres un curioso o algún interesado que esté cursando física y quiera aprender más, entonces sigue con la lectura. Espero que esto sirva igualmente como incentivo para aquellos que no conocen y creen que estos son temas difíciles de comprender, ya que estas ciencias no son sólo para personas inteligentes o con un coeficiente intelectual elevado, estos son temas que cualquier persona puede entender.

Cuando hablamos de curvas tendemos a ponernos a la defensiva, es normal que en ocasiones nos causen dolor de cabeza, pero al final las curvas son lo más fundamental y misterioso de la naturaleza. 

En esta ocasión no se verán tantas fórmulas ni artilugios matemáticos, sólo unos cuantos, porque veremos el otro lado de la ciencia, aquel que pocos conocen: el lado de la creatividad y la imaginación.

Rara vez este tema sale a la luz, comúnmente se les ve a los científicos como personas con batas blancas, lentes, y llenos de conocimientos. Se les denomina “intelectuales” o “genios”, creyendo que son los conocimientos los que les da ese apodo, pero la realidad es distinta. Es la creatividad y la imaginación lo que los hacen genios, y muy pocos son los científicos con dicha característica. 

Isaac Newton pudo desvelar los misterios de la gravedad con sus leyes de la Física Clásica. En la cual decía que, si un objeto siente una fuerza gravitatoria, entonces la fuerza de atracción sobre ese objeto equivaldría a su masa gravitacional por la gravedad:

Por otro lado, tenemos la segunda ley de Newton que nos dice que la suma de las fuerzas es igual a la masa inercial por la aceleración:

La pregunta en este punto radica en si la masa gravitacional y la masa inercial son iguales. Si la respuesta es afirmativa entonces llegamos a lo que se le conoce (desde Newton) como el Principio de Equivalencia Débil. Si ambas masas no son iguales, entonces contradecimos las pruebas experimentales, las cuales se han hecho demasiadas y con bastante precisión, por lo que hoy en día el P.E.D. es real.

Esto significó que para partículas con masa es imposible discernir si una partícula está sometida a los efectos de una gravedad uniforme o a una aceleración uniforme.

Fue entonces cuando llegó Einstein y pudo, con el simple hecho de usar su imaginación, comprender y esclarecer una idea que a nadie se le había ocurrido. Llegó a presentar la idea de que posiblemente la gravedad no era una fuerza, sino la curvatura del espacio-tiempo. Es decir, que en realidad el planeta Tierra gira alrededor del Sol en línea recta, pero es la curvatura que logra hacer la masa del Sol en el espacio lo que hace que se curve y la Tierra gire a su alrededor. Como una bola de boliche puesta sobre una cama y alrededor hay canicas.

Llegó a tal conclusión gracias al Principio de Equivalencia Fuerte, el cual dice que para toda partícula y para toda fuerza es imposible discernir si una partícula está sometida a los efectos de una gravedad uniforme o a una aceleración uniforme. Es decir, que constantemente estamos cayendo, como una canica alrededor de una bola de boliche, pero es la curvatura del espacio-tiempo lo que impide que la Tierra caiga directo hacia el Sol. Puede ser la gravedad lo que nos mueve o una aceleración, pero de acuerdo a la teoría, ambas (aceleración y gravedad) son lo mismo.

Con esto se redefinió al Sistema de Referencia Inercial, que ocupa un espacio de Minkowski, por un Sistema de Referencia en Caída Libre. Gracias a esta brillante idea de Einstein pudo llegar a lo que hoy en día significa una de las ecuaciones que más ayudaron con el progreso de la Física.

“La energía y la materia le dice cómo curvarse al espacio-tiempo, y el espacio-tiempo le dice cómo moverse a la energía y la materia.”

El genio no se mide por el nivel de conocimientos que uno llega a tener, sino por la habilidad de poner esos conocimientos en práctica y así poder sugerir una nueva solución a un problema con opciones limitadas. Esa fue la genialidad de esta idea que sólo vino a reforzar la teoría de Newton, pero de una manera más creativa sin perder su objetividad.

Hoy en día se han hecho muchos descubrimientos con la teoría de la Relatividad General de Einstein, se pudieron predecir los famosos agujeros negros, el tamaño de nuestro universo y su forma (incluso su edad), y recientemente se encontraron las ondas gravitacionales, las cuales fueron la prueba decisiva de que la teoría de la relatividad de Einstein es cierta. Actualmente se intenta unir en una sola teoría la Relatividad General y la Mecánica Cuántica; una teoría que lo explique todo, desde el mundo microscópico (cuántico) hasta lo más grande (planetas, estrellas, galaxias): una Teoría del Todo, o teoría M, la cual hoy en día nadie ha podido descifrar.

Esta vez fue gracias a la curiosidad de un joven físico lo que llevó a la humanidad del siglo XXI a su apogeo. Einstein incluso llegó a referirse a su idea del Principio de Equivalencia Fuerte como: “La idea más feliz de mi vida”.


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