2 RdF  •  29-4  •  Octubre-diciembre 2015

Cuando Mercurio pase por su afelio —el 25 de no-viembre—, se cumplirá un siglo ¡en el sistema de referencia terrestre! de la publicación de las ecua-ciones de la Teoría General de la Relatividad (RG).

Ese afelio se observará con un desplazamiento que excede en 0,0119° a lo previsto, como predijo Einstein justo una semana antes con exquisita precisión.

Así empezó la RG, y así siguió: cien años de radical novedad y de asombroso acuerdo con la realidad observada. Construi-da por el puro intelecto, es una teoría extraordinaria ya que su creador apenas pudo guiarse por hechos experimentales previamente inexplicados. Su excepcionalidad radica en un nacimiento por razones (físicamente) estéticas, igualitarias o de justicia. Su éxito, en su tozuda superioridad para explicar los hechos observados.

La teoría se erige sobre el principio de equivalencia, una idea feliz, sencilla pero muy poderosa, que interpretó la “mi-lagrosa” coincidencia entre masas inerciales y gravitatorias. Nada de milagros: aceleraciones y campos de gravedad son, localmente, indiscernibles. El genio intuye: póngase en caída libre y no sentirá su propio peso. Ergo la gravedad es escurri-diza, sólo parece tener una existencia relativa. ¡Localmente!

Las consecuencias de ello son desbordantes y muy sorpren-dentes. Quizás su implicación más profunda es la geometriza-ción del campo gravitatorio: las masas deforman la geometría a su alrededor, los cuerpos siguen trayectorias acordes con la curvatura del espacio-tiempo. Estos son efectos no locales: aunque la gravedad puede considerarse localmente ilusoria, su entidad real se manifiesta no localmente mediante dicha cur-vatura. Las centenarias ecuaciones que celebramos rigen con precisión cómo una distribución material crea la curvatura/gravedad a la par que ésta gobierna el movimiento de la ma-teria, que a su vez produce curvatura… Un bucle, ¡ecuaciones no lineales! Por ello, el espacio-tiempo, su geometría, es una mera manifestación de la existencia de energía. O viceversa.

La gravedad afecta a todas las cosas, y todas ellas viven en el espacio-tiempo, por consiguiente la RG es, además, universal e imprescindible. Se adentra en lo más básico de la realidad, o de su descripción, resultando ser decisiva para la compren-sión del mundo. Hoy en día sabemos que muchas otras teorías incorporan el principio de equivalencia y contienen la gravita-ción newtoniana. Sólo una, empero, supera todas las exigentes pruebas experimentales con honores. Adivinen cuál.

La RG predijo fenómenos insospechados medidos con cierta precisión en sus albores, como que la luz siente el

campo gravitatorio, o que el tiempo transcurre con diferen-te ritmo en puntos variados de un campo de gravedad. Esos efectos son diminutos en nuestro entorno por lo que, después de un asombroso inicio, la RG pasó a considerarse un alarde intelectual poco “falsable”. Su adolescencia fue harto difícil, como bien sabemos los que nos hemos dedicado a ella. Sí, hoy se emiten muchos elogios sobre tan maravillosa rama de la física, pero conviene no olvidar que fueron también muchos años de otredad. Una razón: su anticipación en casi un siglo.

No es descabellado preguntarse cuánto habríamos tenido que esperar sin la tenacidad e inspiración de Einstein: ¿10, 50, quizás casi 100 años? La gestación de la RG fue complica-da, a veces traumática, requirió ayudas, estudios profundos, familiarizarse con ideas matemáticas recientes e innovado-ras, y un lapso de casi 10 años. Mas, cuando las ecuaciones fueron finalmente alumbradas ese 25-N, parecía imposible siquiera pensar que algún día se pudieran resolver. ¡Ah!, pero la historia nos reserva bellas e inesperadas sorpresas. En menos de un mes —y además bajo circunstancias inena-rrables—Karl Schwarzschild encontró la primera, y aún hoy más importante, solución exacta. ¡Asombroso!

Actualmente, sin embargo, los fenómenos anunciados por la RG son motor impulsor, así como útiles irremplazables, para la ciencia, la técnica y hasta los artefactos de uso diario. Muestra de esto último son los llamados GPS, esos curiosos aparatos; no funcionan sin conocer la RG. Como ejemplo de lo primero, las lentes gravitatorias, que permiten calcular la distribución de masa de (cúmulos de) galaxias, asentando en particular la sospecha de que existe materia oscura en el Universo, o también encontrar planetas extra-solares. En fin, como paradigma del desarrollo técnico, los sofisticados avances impulsados por la construcción y mejora de los co-losales interferómetros diseñados para medir directamente la radiación gravitatoria.

Hay un surtido repertorio de entidades novedosas en la RG, como los agujeros negros , imprevistos astros extremos, poderosísimos a la vez que sencillos, ubicuos en el Cosmos. Insólitamente, parecen cubrir sus misteriosas intimidades interiores mediante una superficie, su horizonte de sucesos, que actúa como celoso censor para observadores externos in-discretos. O la constante cosmológica, minúscula a la par que influyente, responsable muy probablemente de la aceleración de la expansión universal. Porque, sí, el Universo se expande en una gigantesca explosión en curso, alias “Big Bang”, en per-fecto acuerdo con lo que dictan las ecuaciones que hoy con-

Cien años de mocedadJosé M. M. Senovilla

© ESO

Cien años de mocedad  •  Relatividad General de Einstein

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memoramos. También hay una copiosa colección de consecuencias experimentales inexplicables sin la RG, la más notable el achicamiento continuado de la órbita en el sistema binario PSR B1913+16 , una pérdida de energía que sólo puede entenderse como emisión de ondas gravitatorias. Muchas de ellas, junto con todo lo anterior y bastante más, lo encontrará el lector en las páginas que siguen, recopilación de artículos especialmente escritos para este monográfico cubriendo las líneas más importantes de investigación en gravitación, y es-critos por un plantel de reconocidos expertos muy activos en el campo. Vaya aquí mi hondo agradeci-miento a todos ellos por su magnífica labor.

En España la tradición relativista viene de lejos, y en el presente la comunidad gravitatoria es nu-trida, variada, pujante y, sobre todo, enormemen-te reconocida internacionalmente. Valga como botón de muestra los congresos internacionales anuales Spanish Relativity Meetings (comúnmente conocidos como ERE) cuya próxima será la XXXIX edición, ampliamente valorados y gozando de una magnífica reputación mundial. Tanto los ERE, que son los encuentros de mayor calidad y de referen-cia en el ámbito europeo, como el núcleo de esa co-munidad científica se articulan sobre la Sociedad Española de Gravitación y Relatividad (SEGRE), cuyas actividades pueden consultarse en su pági-na www.segre.es.

En fin, no quiero obviar aquí un gran interro-gante: subsiste un rompecabezas persistente, su resistencia a entenderse con la física cuántica, imprescindible también para explicar una canti-dad ingente de fenómenos físicos. En ello estamos. Es muy posible que nos encontremos, por fin, en ideal disposición para despejar esta endemonia-da incógnita. Tenemos al menos una pista fiable, la entropía San de un agujero negro en equilibrio:

San = πkBc3A—————2Gh

fórmula que a ningún físico deja indiferente. Reúne en amigable compañía la constante de Boltzmann kB (física estadística), la velocidad de la luz en el

vacío c (relatividad), la constante de la gravitación universal G (gravedad), la constante de Planck h (física cuántica), el área A del horizonte de su-cesos (geometría), y el número π (matemáticas) para conformar dicha entropía (información y desorden). Todo en uno. No puede ser un milagro. Estamos, así, en una tesitura análoga a la anterior al principio de equivalencia. Necesitamos inspira-ción, unas gotas de lucidez. Somos optimistas. Un paso de gigante ocurrió un siglo atrás, nos apres-tamos para el siguiente salto con resuelta deter-minación.

Acabo. La RG deja atrás su juventud y emprende su etapa adulta. Ha traspasado fronteras permean-do la jerga habitual, dejando atrás su condición de “otra” para entrar de lleno en la física con mayús-cula. Es indispensable para entender el contenido y la evolución del Universo así como los procesos astrofísicos y cosmológicos. Ha impulsado el naci-miento y desarrollo de las más modernas teorías físicas, estimulando las relaciones entre áreas dese-mejantes. Su futuro se adivina brillante, especial-mente cuando perdamos nuestra actual “sordera” gravitatoria: dado que todo gravita, se aparecerá ante nosotros el Universo, desconocido, novedoso y pleno. Henchido de nuevos luceros gravitatorios, de objetos apasionantes, hoy impredecibles, segu-ro que harto sorprendentes. Acaso cambiará toda nuestra cosmovisión. ¿Alguien da más?

Cedo la palabra a mis colegas. En lo que sigue encontrarán maravillas, sorpresas, precisiones, ideas, diversión y mucha física de alto nivel. ¡No se lo pierdan! Pasen y lean.

José M. M. SenovillaFísica Teórica, Universidad del

País Vasco, UPV/EHU.