Volumen 8 - Nº44 - ENERO/FEBRERO 1998

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Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la
Asociación Ciencia Hoy

ARTíCULO


La Demostración Sudamericana de las Teorías de Eisntein

Jean Einsenstaedt
Laboratorio de Gravitación y Cosmología Relativistas, Universidad Pierre y Marie Curie, París, Francia

Antonio Augusto Passos Videira
Departamento de Astrofísica, Observatorio Nacional/CNpq, Departamento de Filosofía,
Universidad del Estado de Río de Janeiro


Cuando a comienzos del presente siglo dio a conocer la teoría de la relatividad general, Einstein previó que la luz sufriría desvíos al pasar cerca de cuerpos de gran masa. Como la comprobación de ese efecto dependía de un objeto con masa suficiente para causar un desvío perceptible, el científico tuvo la idea de fotografiar las estrellas lejanas que estuviesen cerca del Sol -lo que sólo es posible en un eclipse total- y comparar las imágenes con otras, de las mismas estrellas, obtenidas por la noche, para verificar si estas cambiaban de posición. La historia de los intentos de hacer esas fotografías registra varios fracasos, pero en 1919, durante el eclipse observado en Ceará, Brasil, astrónomos ingleses midieron el desvío y consagraron a Einstein definitivamente.
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Cuando, en 1907, Albert Einstein decidió enfrentar el problema de la gravitación, encontró poco apoyo entre los científicos, Después de todo, eso significaba poner en peligro la teoría de la gravitación universal de Sir Isaac Newton, lanzada 220 años antes e irrefutada hasta entonces. ¿Qué podía resultar? Para el físico alemán, sin embargo, se trataba de una cuestión de principios. La presencia de una duda en la grandiosa construcción teórica de Newton (Figura 1) resultaba insoportable para Einstein, pero tenía, al mismo tiempo, un lado positivo, en tanto significaba que todavía quedaba algo por ser comprendido.

El detalle que perturbaba a Einstein puede presentarse del siguiente modo: mientras el concepto de velocidad -dentro de la teoría de la relatividad restringida que él mismo había elaborado y publicado en 1905- es relativo, no ocurre lo mismo con el concepto de aceleración. Así, el sistema inercial (sistema en el cual son válidas las leyes de la mecánica) parecía ocupar un lugar privilegiado en la teoría de Newton, situación que incomodaba al científico, porque indicaba que algo no estaba bien entendido en las relaciones entre el principio de la relatividad y la gravitación newtoniana. Esa molestia hizo que dedicara los diez años siguientes de su vida al problema y lo llevó al desarrollo de la teoría de la relatividad general.

Aunque la relatividad restringida había introducido profundas modificaciones en la estructura conceptual de la mecánica clásica -las ideas de espacio y tiempo relativos, y de una velocidad máxima (c) para todos los cuerpos, por ejemplo-, al ser yuxtapuesta a la gravitación newtoniana (yuxtaposición obligatoria, ya que la relatividad restringida es una superteoría, o sea, todas las otras teorías de la física deben obedecer sus postulados), la nueva teoría contenía un serio problema. Los sistemas de referencia inerciales (sistemas de coordenadas donde no existen fuerzas externas actuando) aparentemente seguían teniendo una situación privilegiada, comparados con los otros sistemas llamados no-inerciales.

La teoría de la relatividad general propone convertir los sistemas no-inerciales en "equivalentes" a los sistemas inerciales. En otras palabras, con la formulación de su teoría de la relatividad general, Einstein (Figura 2) intentó construir una física que fuese válida para cualquier sistema de referencia.
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Fig 1
Sir Isaac Newton publicó su teoría de la gravitación universal en 1687. Recién 200 años más tarde fue modificada
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Fig 2
Albert Einstein aún era desconocido cuando dio a conocer la teoría de la relatividad, en el comienzo del presente siglo, enfrentando las ideas newtonianas

Para aclarar la duda, Einstein necesitó estudiar la geometría de Riemann, para lo que contó con la ayuda de Marcel Grossmann, antiguo compañero de estudios en la Eidgenossische Technische Hochschule, en Zurich. El recurso a esa geometría, basada en el concepto de curvatura, contrariaba las desconfianzas iniciales de Einstein, pues parecía significar que la naturaleza no era tan simple como él se imaginaba, o al menos, tanto como lo deseaba.
Otro problema por encarar era verificar que las ecuaciones newtonianas de la gravitación conservaban su forma en relación con las transformaciones (ecuaciones de "comparación" entre sistemas referenciales distintos) de Galileo, pero no en relación con las de (Hendrick) Lorentz. En suma, la teoría de Newton no era compatible con la relatividad restringida. A pesar de eso, las críticas de Einstein aún no convencían enteramente a algunos de sus colegas. ¿Acaso la teoría de la gravitación universal no había sido "perfectamente" verificada? ¿No era aplicable al sistema solar y a los sistemas de estrellas binarias y, por lo tanto, válida para todo el universo?

Los físicos teóricos de la época sabían que las relaciones conceptuales entre la relatividad restringida y la gravitación newtoniana eran imperfectas, y quizá hasta admitirían la existencia de una incoherencia entre las dos teorías. Pero afirmaban que otras cuestiones de la física debían ser investigadas antes que ese problema. Un ejemplo era la teoría cuántica, que comenzaba a ser desarrollada, reclamando enormes esfuerzos de la comunidad científica. Además, tenía un programa de investigación ya establecido, o más detallado que el propuesto por Einstein para el problema de la gravitación newtoniana. Por otra parte, la teoría cuántica planteaba cuestiones que, además de ricas e interesantes, eran aparentemente más "abordables", es decir, más resolubles.