sábado, 16 de julio de 2011

Después de inventar la teoría de la relatividad, Einstein inventó la teoría de la relatividad

Quien haya tenido paciencia para tragarse y entender alguno de mis posts anteriores habrá visto que a principios del siglo XX tuvieron lugar dos revoluciones conceptuales en el mundo de la ciencia básica. Una de ellas es la mecánica cuántica, sobre la cual no insistiré más para no provocar colapsos cardíacos; la otra es la mal llamada teoría de la relatividad.

Entendámonos, claro que existe la teoría de la relatividad. Tanto es así que existen dos, y las dos fueron formuladas por Einstein en 1905 y 1915, y se llaman respectivamente ‘relatividad especial’ y ‘relatividad general’. Por qué la historia ha conservado el nombre genérico de relatividad dando a entender que sólo existe una sola teoría es un misterio, y de dónde sale la leyenda de que a Einstein le dieron el premio Nobel por ella es otro misterio, y supongo que las claves para entenderlos se basan en la excesiva vulgarización de la ciencia.

Abro un paréntesis, nosotros tenemos una palabra bonita: divulgar. Etimológicamente significa expresar algo para el vulgo, o sea el pueblo. En otros idiomas han cogido la misma raiz pero a difundir le llaman vulgarizar, dando a entender que el verdadero significado del conocimiento sólo es accesible para los iniciados. Y con este mismo espíritu de satirización se alimenta la idea de que Einstein es un viejo de pelo blanco que saca la lengua en la pizarra, va en zapatillas por la calle y se parece al Doc de Regreso al Futuro. En el fondo es una vía de escape para no reconocer abiertamente que esas teorías de la relatividad nos superan.

Ha pasado más de un siglo desde que nació la primera teoría de la relatividad, y en el 2015 celebraremos el aniversario de la segunda, y ya va siendo hora de que asimilemos sus ideas como una cosa natural, de la misma manera que hemos modificado el pensamiento social, económico o antropológico en las últimas décadas. La historia de la relatividad es la historia de unas ideas demasiado rompedoras para una concepción conservadora del mundo, es la historia de la negación de los datos experimentales y de una irrenunciable manera de entender el mundo. Y de hecho, siendo objetivos, Einstein no descubrió nada, solamente interpretó los hechos. En 1895 existía la tecnología para medir la velocidad de la luz, la más rápida que existe, y salía el resultado extraño de que los rayos siempre se movían igual de rápido. Incluso si la bombilla estaba en movimiento; incluso mirando el rayo hacia delante o hacia atrás de la bombilla en movimiento. Incluso mandando rayos a Júpiter o a la Luna desde una Tierra que se mueve (a 30km/segundo, por si a alguien le interesa). Siempre salía que la luz viaja a casi 300.000 kilómetros por segundo.

No entaré en detalles técnicos. Einstein hizo lo que hoy en día nos sigue costando: aceptar la realidad y entenderla según los datos que nos aporta. Es indignante, y ligeramente patético, ver en muchos campos del conocimiento a quienes sostienen una doctrina elegante a sus ojos y sólo escuchan los datos u opiniones que les son favorables, negando incluso la validez de los contrarios. Einstein asumió como verdad el hecho de que la luz siempre tiene el mismo aspecto y velocidad indiferentemente de cómo se mire, y cuando las ecuaciones resultantes arrojaban la conclusión de que el tiempo es distinto según a la velocidad que se mueva el observador, lo aceptó como verdad con la que había que convivir. El resumen de la primera teoría de la relatividad, la especial es: el tiempo transcurre de una manera constante medible con un reloj para cualquier cuerpo, persona u observador, pero si éste se pone en movimiento, y en particular si se mueve a velocidades elevadas, el curso del tiempo literalmente transcurre más despacio. Cuando vais en avión a América no os movéis demasiado rápido, sólo a unos 600 o 900 km por hora según el viento, pero este efecto multiplicado por 8 horas hace que los que hayáis cruzado el océano hayáis vivido en torno a una milésima de segundo menos que los que nos hemos quedado aquí. Es poco relevante, es una curiosidad de feria, pero sucede y se puede medir. De igual manera, cuando algo se mueve incrementa su masa de forma natural. No es que engorde, sino que pesa más. El que va en un avión pesa unas cuantas milésimas de gramo más que cuando está en tierra, y aunque el efecto es despreciable, marca una barrera, que es la imposibilidad de superar la velocidad de la luz. Si intentamos empujar algo a lo bruto hasta que alcance 300.000 km/seg, nos encontraremos con que su peso crece hasta alcanzar el infinito, literalmente no podremos empujarlo más. Y su sensación de transcurso del tiempo será de parón: el tiempo no transcurrirá. Estas son las razones por las que la velocidad de la luz es insuperable, y no dejeis volar la imaginación: la naturaleza funciona así.

Complicado, ¿no? Pues en 1905 esa fue la sensación de los sabios cuando leyeron el artículo de Einstein, aquel chaval que había sido el último de la clase en el politécnico de Zürich y se había tenido que reciclar en burócrata de una oficina de patentes en Berna. Esto que acabáis de leer es un resumen de teoría de la relatividad especial, la de que “el tiempo es relativo”. Cuando en 1929 se le acabó concediendo a Einstein el Premio Nobel, las razones fueron por explicar el efecto fotoeléctrico (es cuántico, olvidaros), “y otras contribuciones a la física teórica”.

Pero en 1915 los espíritus ya estaban contagiados de las revoluciones ideológicas. En Rusia inventaban un nuevo concepto del mundo y en occidente (menos España) nos lanzábamos a la primera guerra global. Einstein se encerró en una habitación durante 15 días, le pidió a su mujer de entonces (la segunda o la tercera ya) que le dejara la comida en la puerta, y finalmente salió con dos folios en la mano: la revolución de la relatividad general. Intrigado por en cambio de la masa cuando un cuerpo está en movimiento, Eintein descubrió un doble juego extraño: cualquier cuerpo es capaz de deformar el espacio-tiempo (ya para entonces una única entidad), y los cuerpos que se mueven en un espacio-tiempo curvado no siguen trayectorias rectas, y eso da la impresión de atracción gravitatoria. La teoría general de la relatividad es en realidad una teoría de la gravitación. ¿Y cómo de grande es esta deformación del espacio o de las trayectorias? Pues la que da la masa del cuerpo multiplicada por la velocidad de la luz dos veces, o sea… la famosa E=mc2.

No preocuparse, no hay que entender los detalles. La cuestión es que a principios del siglo XX, por última vez en la historia, una única persona fue capaz de cambiar la visión del mundo. Desde entonces trabajamos en gigantescos equipos, de más de 1000 personas, con máquinas que nos hacen nuestro trabajo. Fue la última vez que una mente teórica cambió las ideas. En 1918 empezaron a llegar las primeras confirmaciones de la teoría: se confirmó la predicción de que el tiempo también va más despacio cerca de una gran masa poniendo un reloj en el Himalaya y otro al nivel del mar y se confirmó la deformación del espacio-tiempo viendo el cambio de dirección de un rayo de luz cerca de una estrella. A día de hoy, ya nadie discute la teoría, pero Einstein murió en 1957 teniendo más detractores que partidarios.


Los “contras”

He ignorado deliberadamente dos obstáculos a la teoría por simplificar la historia. En 1917 un soldado ruso llamado Schwarzschild que combatía en el frente de Polonia envió una carta a Einstein explicándole que si su teoría era cierta, las estrellas muy pesadas tenían que colapsar convirtiéndose en una especie de pozo extraño que hoy en día llamamos “agujero negro”. Es algo tan bestia que deforma tanto el espacio-tiempo que lo colapsa, y durante décadas se pensó que era una idea teórica sin reflejo en la naturaleza. Hoy en día nos parecen objetos cotidianos, aunque la confirmación de la existencia del primero llegara en 1997, pero hasta su muerte Einstein estuvo jurando en todos los idiomas conocidos sobre esa pequeña objeción a su teoría que iba en contra del sentido común.

Y en 1921 un pequeño cura católico belga llamado Lemaître también escribió a Einstein explicándole que según sus ecuaciones, el Universo no podía ser estático, sino que tenía que autocrearse continuamente de forma que cada vez hubiera más espacio entre un sitio y otro. Ahí ya Einstein rompió sus ecuaciones, las retocó y las deformó hasta que se adaptaran al “sentido común”: un universo constante. Mi próximo post explicará que en 1929 esto saltará por los aires, que se constata empíricamente la expansión del universo, y que Einstein al darse cuenta de que podía haber predicho este modelo cosmológico acabó declarando que aquello fue “el mayor error de su carrera”.

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