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¿Cómo es de relativa la Teoría de la Relatividad?
Investigación

¿Cómo es de relativa la Teoría de la Relatividad?

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Hoy se cumplen cien años de la publicación de la relatividad general de Albert Einstein. Aunque a todos nos suena eso de la 'teoría de la relatividad', muy poca gente es capaz no ya de entenderla en profundidad, sino de hacerse una idea del enorme efecto que aquellas diez ecuaciones han tenido en el mundo. Y el que tendrán.

Como en Xataka nos gusta celebrar el pasado mirando al futuro, nos hemos preguntado ¿Cómo de relativa es hoy en día la Teoría de la Relatividad? ¿Qué ha pasado en estos 100 años? ¿Qué nuevas ideas hay sobre la mesa? ¿Y en qué medida seguimos aún siendo einstinianos?

Un señor llamado Albert Einstein

El mundo de la ciencia está revolucionado: si entran en cualquier medio o escuchan hoy la radio, verán por todos lados la cara del físico judío. Y no es para menos. La historia de cómo un muchacho de 26 años cambió la física para siempre parece más propia de una novela que de una biografía al uso.

Pero así fue. Como dice el viejo dicho, justo cuando parecía que ya teníamos todas las respuestas del mundo físico, nos cambiaron todas las preguntas. Nacido en Ulm (Alemania) en 1879, está considerado como uno de los pensadores más originales del siglo XX.

Einstein fue un verdadero 'game changer' de la ciencia contemporánea.

Precisamente sus principales virtudes, su independencia y testarudez, le llevaron a cometer algunos errores como su oposición a los agujeros negros o a la expansión del universo. De hecho, cuando en 1929 la Ley de Hubble demostró su expansión, dijo que había sido «la mayor torpeza de su carrera».

Pero su vida y carácter no es lo más interesante. Al menos, no hoy.

¿Qué es la Relatividad General?

Durante la década que va desde 1905 a 1915, Einstein cambió la forma que tenemos de ver el espacio y el tiempo. El 25 de noviembre de 1915, el físico se subió a una tarima de la Academia Prusiana de Ciencias y defendió que la gravedad no existía, que la masa deforma el espacio-tiempo y que la atracción newtoniana no era más que un 'efecto aparente' de esas deformaciones.

No es sencillo entender las teorías de Einstein y aunque se han propuesto muchas metáforas, todas se dejan partes importantes sin tocar o iluminan unos conceptos a costa oscurecer otros.

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El ejemplo que se suele usar es el de "las canicas y la cama elástica". Al poner una bola (materia) en una cama elástica (espacio-tiempo), esta se curvará, por el peso de la esfera, formando un cono. Si, en ese momento, lanzamos una bola más pequeña con una trayectoria recta, al atravesar el cono, puede quedar presa dentro de él y dar vueltas (orbita) alrededor de la bola grande.

De esta forma, no es que unos cuerpos atraigan a otros (como sostenía Newton), sino que el espacio se curva haciendo que unos cuerpos se deslicen hacia otros.

Conceptualmente parece sencillo, la distribución de la materia es la que determina la estructura del espacio-tiempo. Pero el andamiaje físico y matemático que conlleva ha permitido explicar un sin fin de fenómenos que antes nos dejaban perplejos desde las lentes gravitacionales de las que hablábamos ayer mismo al GPS.

La distribución de la materia determina la estructura del espacio-tiempo y la gravedad es un efecto aparente de esa estructura.

En el primer tercio del siglo XX, la relatividad einsteniana, la mecánica cuántica y el modelo atómico de Bohr empujaron los límites de la física clásica hasta límites insospechados. Y dieron forma, al mundo tal y como lo conocemos. Pero, en fin, han pasado más de 100 años. ¿Es tan revolucionaria como se pensaba o el tiempo ha ido poniendo las cosas en su lugar? ¿Está bien de salud la teoría de la relatividad? ¿La hemos superado?

La revolución y el aburrimiento

La historia de la física de estos 100 años ha tenido dos grandes fases: la fase revolucionaria en la que la nueva física llegó desbordante de ideas delirantes y maravillosas; y la fase de 'ciencia normal' en la que estamos ahora: relativamente aburrida, ligeramente estancada y a la espera de una nueva revolución.

La teoría del todo

The Theory Of Everything

Seguramente el más grande es que la relatividad general y la mecánica cuántica no son compatibles. Los agujeros negros (la paradoja de la pérdida de información) son un buen ejemplo de ello. Grosso modo, según la relatividad general, si algo pasa más allá del horizonte de sucesos de un agujero negro es irrecuperable. Para siempre. Sin embargo, según la mecánica cuántica, la información codificada de un sistema no se pierde aunque colapse (siempre sería recuperable, pase lo que pase).

La teoría del campo unificado es el equivalente moderno a la piedra filosofal

Durante estos cien años, muchos físicos han intentado crear la teoría del campo unificado o, como algunos la llaman, la teoría del todo. Una teoría que sea capaz de integrar en el mismo modelo las cuatro interacciones fundamentales de la física: la interacción electromagnética, la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil y la gravedad.

Gracias al trabajo de Julian Schwinger, Richard Feynman and Sin-Itiro Tomonaga en teoría de campos cuánticos (por los que recibieron el Nobel), en 1954 Yang y Mills desarrollaron las bases del modelo estándar de física de partículas. El Modelo Estándar integra 3 de estas fuerzas (electromagnética, débil y fuerte) pero no la gravedad. La búsqueda de la gravedad cuántica y, con ella de la teoría del campo unificado continúa hoy en día.

Cosmología

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Mientras la mayoría de físicos se iban a lo muy pequeño, un pequeño grupo de ellos se fue a lo enormemente grande. Por primera vez, la relatividad general les deba un marco de trabajo para poder pensar el cosmos en general.

Aunque a veces se dice que algunos cosmólogos, como Hubble, se centraron en el futuro del universo; otros, como Lemaître o Gamow (en cuanto que cosmólogo), se centraron en los orígenes del mismo. En realidad, la cosmología se ha dedicado al estudio de la historia del universo, desde el primer momento hasta su previsible (o no) muerte.

No obstante, en los últimos años, la materia y la energía oscuras han pasado a convertirse en uno de los grandes temas que han interesado a los cosmólogos (y a los aficionados a la ciencia).

Estancamiento y recuperación de la física actual

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El estado actual de la física se resume bien en la búsqueda del Bosón de Higgs (conocida por los medios como la 'partícula de Dios'). Desde finales de los 70, la física ha entrado en lo que se denomina una fase de ciencia normal.

La ciencia normal (los momentos del desarrollo de una ciencia en los que impera - al menos en los grandes temas - el consenso científico) se caracterizan por el desarrollo de la experimentación, la especialización y el "aburrimiento" (con énfasis en las comillas). La búsqueda del bosón simboliza en cierta forma los intentos de salir del relativo estancamiento en el que se haya la física, en general, y el campo unificado, en particular.

No obstante, el futuro se muestra prometedor. La física, al fin y al cabo, nuca ha dejado de ser una de las ciencias más creativas de la academia.

¿Es cierta la Teoría de la relatividad?

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En 1981, Larry Laudan publicó "Una refutación del realismo convergente" en el que defendía la 'inducción pesimista'; esto es, que, básicamente, todas las teorías científicas son falsas.

No había sido el primero (Poincaré en el 52 o Putman en el 78), pero sí el más contundente. La inducción pesimista viene a decir que «la propia historia de la ciencia proporciona innumerables ejemplos de teorías empíricamente exitosas que fueron rechazadas; desde perspectivas posteriores, no pueden ser considerados como verdaderas ni siquiera aproximadamente verdaderas».

El ejemplo de la Ley de la Gravitación Universal de Newton. La teoría newtoniana ha tenido éxito durante siglos, pero precisamente gracias a Einstein sabemos que es una aproximación genial, pero fundamentalmente falsa.

Probablemente, la idea del universo que emerge de la relatividad se demuestre falsa. Pero eso no le resta ni un ápice de importancia a este centenario

Laudan tiene críticos, pero su tesis es tan sugestiva que es casi inevitable pensar si la teoría de la relatividad sigue siendo 'verdad'. Y a día de hoy, aun sabiendo que posiblemente el espacio ni se curve ni exista y aunque sea por pragmatismo, podemos decir que sí, la teoría de la relatividad junto con la segunda gran revolución de la física siguen con buena salud. Sí, seguimos siendo einsteinianos.

Pero, sinceramente, eso es lo de menos. Como decía siempre un viejo profesor, "ser un genio no consiste en acertar siempre (ni siquiera en acertar alguna vez), sino en cambiar la mirada de la gente que le rodea". Y como recuerda Azcárraga, parafraseando a Feynman, “con el paso del tiempo, incluso la guerra civil americana quedará reducida a una insignificancia provinciana comparada con este descubrimiento de la misma época”. Como Aristóteles, como Galileo, como Newton, Einstein permanecerá.

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