La Teoría de la Relatividad de Einstein nos obliga a adoptar una nueva posición ante el tiempo y el universo que desafía al “sentido común”.
Un ruptura sin vuelta atrás
La Teoría de la Relatividad se ha convertido en “trending topic”. Y nos es pera menos. Nos ofrece una visión completamente nueva del universo y la realidad física. Obligándonos a toda la humanidad a mirar el mundo con “unas nuevas lentes”.
¿Qué cambios tan radicales introduce la Teoría de la Relatividad? ¿Por qué es tan revolucionaria?
La Teoría de la Relatividad obligó a aceptar la existencia de “realidades incómodas”. Por ejemplo los “agujeros negros”. Nadie los busco antes de que las ecuaciones de la teoría de la relatividad los anunciarían. E incuso el “Big Bang” no hubiera sido posible sin Einstein.
El espacio y el tiempo no existen
Nuestra experiencia cotidiana nos dice que existe el espacio y el tiempo. Y que estas dos dimensiones son absolutas y definen el mundo en que vivimos.
Sin esas dos referencias nuestro mundo más cotidiano se transformaría en una inimaginable película de ciencia-ficción.
Pues bien. Esto es lo que nos dice la teoría de la relatividad de Einstein. Que no existen ni el tiempo ni el espacio. Es decir, si existen, pero no tal y como normalmente los concebimos.
Pensamos que el espacio y el tiempo son independientes entre sí y que siempre han existido. Incluso antes, y como condición previa, de nuestro universo.
La Teoría de la Relatividad nos dice que estábamos tan equivocados como los hombres de la Edad Media que pensaban que el sol era el que giraba en torno a la tierra.
Por un lado el espacio y el tiempo no existen uno al margen del otro. Lo que existe es un continuo espacio-tiempo. Nuestra realidad no tiene tres dimensiones, como normalmente percibimos -anchura, longitud y volumen- sino que tiene cuatro dimensiones. Y la “cuarta dimensión” es el tiempo.
Es decir, espacio y tiempo nos son dimensiones absolutas, sino que forman parte de un sistema general (el espacio-tiempo), y son por tanto relativas, móviles.
Y además, el espacio-tiempo no existe al margen o antes que la materia y la energía. No puede concebirse el espacio-tiempo al margen de la materia y la energía. Y tampoco lo contrario.
Esta posición y punto de vista de Einstein parecen “extraterrestres”. Pero las investigaciones que dieron origen a la teoría del “Big Bang” las han confirmado. Tanto el espacio, como el tiempo, la materia y la energía se generaron simultáneamente. Y antes no existían. Porque antes no existía nuestro universo.
¿Cómo podemos concebir un momento anterior al tiempo? Esta es una de las paradojas que la ciencia nos plantea
Las inexplicables paradojas de Einstein
La teoría de la relatividad de Einstein nos enfrenta a paradojas que desafían nuestro sentido común.
Por ejemplo, imaginemos a dos gemelos de veinte años, y que uno permaneciera en la Tierra y el otro partiera en una astronave, a una velocidad cercana a la de la luz, hacia una meta distante treinta años luz de la Tierra. Al volver la astronave, para el gemelo que se quedó en la Tierra habrían pasado sesenta años, estaría ya viejo, tendría 80 años; en cambio el otro, el que viajó casi a la velocidad de la luz, volvería exactamente igual, para él habrían pasado sólo unos pocos días.
¿Cómo es posible? El tiempo es el tiempo. Y habrá pasado igual para uno que para otro. Eso es lo que dice nuestro sentido común. Pero la ciencia nos enseña que estamos equivocados.
El tiempo no es el tiempo. No es esa dimensión fija e invariable que percibimos. En realidad es una dimensión relativa, siempre en relación con el espacio. Y por tanto depende de la velocidad.
Cuanto más nos acercamos a la velocidad de la luz el tiempo disminuye. Esta predicción de la teoría de la relatividad fue confirmada experimentalmente ya en 1.962. De hecho, muchos de los modernos sistemas de navegación por satélite tienen en cuenta este efecto, que de otro modo darían errores en el cálculo de la posición de varios kilómetros.
Para un fotón de luz, el tiempo no existe. Esta es una realidad que escapa de nuestra capacidad, que para nosotros es inconcebible. Pero existe.
Esta es la infinita complejidad de la materia, que la humanidad apenas hemos empezado a conocer y comprender.
Por fin supimos lo que era la gravedad
Al establecer la teoría de la gravitación universal, Newton colocó a la física en una escala inimaginable para todas las generaciones anteriores.
Estableció que los objetos se atraen con una fuerza proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Y que la fuerza que provocaba que la manzana cayera era la misma que mantenía a todos los planetas en la órbita solar. Es decir, la gravedad.
Newton definió matemáticamente la gravedad. Lo que es no mucho, sino muchísimo. Pero nunca pudo explicar por qué se producía.
Fue Einstein quien explicó, por primera vez, lo que era la gravedad.
El físico inglés John Wheeler explicó con una magistral sencillez el complejísimo concepto de gravedad de la teoría de la relatividad: “ La materia le dice al espacio cómo curvarse, el espacio le dice a la materia cómo moverse”.
Einstein estableció que el espacio-tiempo no es plano, sino curvo. La presencia de grandes masas de materia curva el espacio tiempo. Y toda la materia restante se mueve en función de las curvaturas provocadas en el espacio-tiempo.
Imaginemos que en el sistema solar hay una gran sábana invisible -el espacio tiempo-. Si colocamos en el centro una pelota de bolos -el sol- la sábana se deformará. Si ponemos algunas pelotas de tenis en la sábana -los planetas- seguirán la dirección que le marca la sábana.
Esa es la gravedad. No es ninguna “fuerza”, como se concebía desde Newton, que se traslada de un objeto a otro -sea desde el sol a los plantea o desde la Tierra a la manzana- sino curvaturas en el espacio-tiempo provocadas por la interacción de la materia con la “sábana” del espacio-tiempo.
E= mc2
Einstein dijo que “las ecuaciones son importantes para mí, porque la política es para el presente. Las ecuaciones son para la eternidad”.
Nadie puede dudar del compromiso político de Einstein. Pero era un científico. Y sabia que cuando una ecuación era capaz de expresar una ley de la naturaleza, esa era una verdad universal.
“E= mc2”, que presentó la teoría de la relatividad, es sin duda la ecuación más famosa de la física. Todos la conocen. Pero pocos saben los que significa. Y la importancia decisiva que tuvo en la historia de la física.
Lo que nos dice esta ecuación es que existe una equivalencia entre mas y energía. Hasta Einstein se pensaba que una cosa era la masa y otra la energía, y que ambos eran compartimentos estancos aunque pudieran interaccionar entre ellos.
Lo que nos dijo Einstein es que debíamos adoptar otra concepción de la realidad. Donde la masa y la energía no existen independientes, sino que ambas son parte indisoluble de la realidad física.
Por poner solo un ejemplo, el núcleo de un átomo de helio está constituido por dos protones y dos neutrones, pero la masa del núcleo de helio es un poco menor, cerca del 4%, que la masa sumada de dos protones y dos neutrones separados. En consecuencia, al unirse estas cuatro partículas pierden una fracción de masa que se transforma en energía. Este es el principio de la fusión nuclear, que permite brillar al Sol y a todas las estrellas (y construir bombas atómicas).
Otro ejemplo, al entrar en contacto una partícula con su correspondiente antipartícula, las dos se aniquilan totalmente quedando sólo energía en forma de rayos gamma: la eficiencia de este proceso de transformación de materia en energía es del 100%.
La teoría de la relatividad no es lo mismo que el relativismo
Una de las grandes -y muy interesadas- falacias difundidas sobre la teoría de la relatividad es que es que sería equivalente al relativismo.
Algunos (con pretensiones pseudo-científicas pero con poderosos altavoces mediáticos) nos dicen que Einstein demostró que la verdad es relativa al observador. Incluso otros se atreven a más, y proclaman que, “puesto que la realidad es siempre relativa”, es el observador el único que le da su condición de existencia absoluta.
Esta es una posición salvajemente idealista, porque niega la primera y más decisiva tesis de materialidad: que la materia tiene una existencia objetiva, independientemente de quién y cómo la percibe.
Y esta posición idealista está totalmente enfrentada a lo que nos dice la teoría de la relatividad de Einstein.
Lo que nos nos dice la teoría de la relatividad es que no hay un solo sistema de coordenadas en el espacio-tiempo “privilegiado” y por lo tanto “absoluto”. Pulverizando con ello la pretensión de toda la ciencia y la filosofía anteriores de que si no existía un “sistema absoluto” entonces la realidad dejaba de tener sentido.
Pero esa misma conclusión se basa en la premisa fija de que las leyes de la física con siempre las mismas independiente del sistema de coordenadas y del estado de movimiento – la velocidad- del observador.
Por tanto, para Einstein el observador no es un “nuevo Dios”, que puede ordenar la realidad a su conveniencia. Sino que es un elemento que también está condicionado por las leyes universales de la física.
Es posible que, dependiendo de la velocidad, el tiempo, la masa o la longitud, de un objeto varíen dependiendo de dónde esté situado el observador. Pero este es un “efecto relativo”. La realidad de ese objeto en el espacio-tiempo siempre es la misma, porque el área que ocupa en el espacio-tiempo -más allá de las diferencias en cuanto a su masa, tiempo y longitud para un observador u otro- tiene que ser por necesidad siempre la misma. Y esta ley de la física no puede quebrarla la voluntad de ningún observador.
