Por Teguayco Pinto Cejas

“Todos somos muy ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas”. Puede resultar sorprendente escuchar a Albert Einstein reconocer su propia ignorancia, sobre todo viniendo de uno de los hombres más brillantes de la historia. Un hombre que hace ya un siglo cambió nuestro entendimiento de la realidad, sacudió el mundo de la física y abrió todo un mundo nuevo de posibilidades.

Este 25 de noviembre se cumplen 100 años desde que Albert Einstein publicó su teoría general de la relatividad. Le había costado diez años integrar la gravedad en su teoría de la relatividad especial, publicada en 1905, pero al fin lo había conseguido. Este paso suponía superar la física de Newton, el otro gran icono de la física mundial, cuyas teorías habían prevalecido durante casi dos siglos.

Todo es relativo, salvo la luz

Todos podemos entender que la velocidad de un objeto es siempre relativa y depende del observador. Si nos movemos en un tren a cierta velocidad, desde nuestra perspectiva nosotros estaremos quietos dentro del tren y si miramos por la ventana nos dará la sensación de que lo que se mueve es el resto del mundo. Igualmente, si a nuestro lado se coloca otro tren que circula a la misma velocidad que el nuestro, nos dará la sensación de que está parado.

Sin embargo, existe una excepción, la velocidad de la luz. A través de otra rama de la física, el electromagnetismo, los físicos de finales del siglo XIX ya se habían dado cuenta de que la velocidad de la luz era siempre la misma, independientemente del observador. Da igual la velocidad a la que uno se aleje o se acerque a una fuente de luz, que siempre medirá la misma velocidad. Pero ¿cómo es esto posible?

Einstein quiso abordar este problema y su conclusión fue tan sorprendente, que aún hoy sigue causando más de un quebradero de cabeza. En primer lugar, hemos de tener en cuenta que la velocidad es una medida que nos dice cuanto espacio recorremos en un determinado tiempo. Así que como la velocidad de la luz es una constante, Einstein concluyó que lo que varía es nuestra percepción del tiempo. Es decir, el tiempo es relativo y depende de nuestro estado de movimiento.

Lo que sucede es que cuando una persona se mueve a cierta velocidad, el tiempo que mide pasa de forma diferente al que mediría otra que está quieta o que se traslada a una velocidad diferente. Básicamente, nuestra percepción del tiempo varía conforme aumentamos nuestra velocidad, de forma que a mayor velocidad el tiempo pasa más despacio, lo que se conoce como dilatación del tiempo.

Esta conclusión estaba incluida en la nueva teoría de Einstein, llamada relatividad especial, que supuso una pequeña revolución en el mundo de la física. Sin embargo, el gran salto aún estaba por llegar, pero para ello, Einstein tenía que poner en jaque las teorías de uno de los grandes mitos de la ciencia, el matemático Sir Isaac Newton.

Einstein, Newton y la gravedad

Entre las principales preocupaciones de Einstein estaba entender cómo funcionan las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, que hasta entonces habían sido explicadas por las ecuaciones de Newton. Pero en la ley de la gravedad de Newton había algo que no encajaba y que Einstein quería resolver. Según esta teoría, los cuerpos que tienen masa se atraen entre sí a través de una fuerza de atracción que depende de su masa y de la distancia que los separa.

El problema es que si disponemos de dos cuerpos que se atraen mutuamente por efecto gravitatorio, al mover uno de ellos se producirá un efecto inmediato en el otro. Sin embargo, según había podido comprender Einstein mediante su recién publicada teoría de la relatividad especial, las acciones a distancia instantáneas no son posibles, ya que la velocidad máxima de una señal es la velocidad de la luz. Entonces, ¿cómo puede ser que un cuerpo sufra la acción gravitatoria de otro situado a cierta distancia de forma instantánea?

Así que Einstein se puso a trabajar en una nueva teoría que tuviera en cuenta la gravedad, pero que no se contradijera la relatividad especial y, tras varios años de trabajo, el físico judío llegó a la conclusión de que la gravedad es capaz de deformar el espacio y el tiempo. Según sus cálculos, la presencia de una gran masa en un punto del espacio, como puede ser un planeta o una estrella, provocará una curvatura en el espacio-tiempo a su alrededor, con lo que la atracción observada entre los objetos se debe, en realidad, a esta curvatura y no una fuerza a distancia como decía Newton.

Esto se puede entender mediante un sencillo ejemplo. Supongamos que colocamos una bola pesada en una cama elástica. La bola juega el papel de un planeta y la cama elástica representaría el espacio-tiempo. Debido al peso de la bola la cama se hundirá formando una curvatura. Ahora imaginemos que se colocan otras bolas en distintos lugares de la cama, debido a la deformación causada por la primera bola, las demás tenderán a caer hacia ella.

La relatividad en el día a día

Aunque las teorías desarrolladas por Einstein son poco intuitivas, cada día muchísimas personas se benefician de ellas. Los smartphones, sin ir más lejos, utilizan el sistema GPS, que es capaz de calcular nuestra posición a partir de las señales que envían satélites equipados con relojes atómicos. ¿Y qué tiene que ver esto con la relatividad?

Por un lado, la velocidad de estos satélites es lo suficientemente grande como para que se produzca una pequeña dilatación del tiempo, tal y como predice la relatividad especial. Y por otro, debido a que los satélites están orbitando respecto a la Tierra y que ésta tiene una gran masa, el tiempo de relativo de los satélites también se ve alterado, tal y como predice la relatividad general.

Ambas variaciones de tiempo son muy pequeñas, pero para que el GPS pueda calcular una posición correctamente necesita una medida muy precisa del tiempo. Así que los ingenieros tienen que realizar pequeños ajustes en el sistema para compensar esas pequeñas variaciones, ya que si no lo hicieran, el error en la posición podría ser de más de 10 kilómetros (casi 7 millas).

Pero el GPS es solo una de los avances de los que hoy, un siglo después, disfrutamos gracias al genio de Einstein. La ciencia sigue adelante y aún está por ver si de sus teorías surgen nuevos avances, nuevas ideas, que, quizás, nos seguirán asombrando durante otros cien años. Solo hacen falta más hombres que, como él, aprecien el valor de buscar con pasión los límites del conocimiento humano y de saber, como él mismo decía, que “lo importante es no dejar de hacerse preguntas”.