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30/3/2015 Una idea genial: la teora de la relatividad general
cumple 100 aos - 30.03.2015 - lanacion.com
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E
l25denoviembrede1915,sumidoenunacrisismatrimonialyfamiliar,aguijoneadoporunacompetenciasinrespiroconelmatemticoalemnDavidHilbert,agotadoyagobiadoporlosdoloresdeestmago,AlbertEinsteinfinalizunaseriedecuatroconferenciasenlaBibliotecaPblicaPrusiana,enelcorazndeBerln,conlasecuacionesquedaran
formaalaTeoradelaRelatividadGeneralyquedesataranunarevolucinennuestravisindeluniverso.
Acasiunsiglodeeseda,estaobramaravillosadelamentehumana,pergeadamayormenteensolitario,fueprobadainnumerablesvecesy,aunqueconciernealasvastedadesdelcosmos,hastahizoposiblestecnologashoytanrutinariasyterrenalescomoelGPSylastransmisionesvasatlite.
SegncuentaWalterIsaacsonensumonumentalbiografaEinstein,suvidaysuuniverso(RandomHouseMondadori,2014),PaulDirac,premioNobelypionerodelamecnicacuntica,laconsider"probablementeelmayordescubrimientocientficojamsrealizado",yMaxBorn,otrodelosgigantesdelafsicadelsigloXX,"lamayorhazaadelpensamientohumanoentornodelanaturaleza,lamsasombrosacombinacindepenetracinfilosfica,intuicinfsicayhabilidadmatemtica".ElpropioEinsteinseufanabadequehabasido"eldescubrimientomsvalioso"desuvida.
Lunes30demarzode2015|PublicadoenedicinimpresaAfondo
Unaideagenial:lateoradelarelatividadgeneralcumple100aos
PorNoraBr|LANACION
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AlbertEinstein..Foto:Archivo
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Supublicacin,enapenascuatropginas,laconvertiraenlateorafundamentaldelafsicadelasgrandesescalas,delmismomodoenquelamecnicacunticaeslareinadelsubmundodelostomos.Pero,talcomodestacrecientementelarevistaScienceenunaproduccinespecialdedicadaaltema,lomsdesconcertanteesque"mientraslamecnicacunticafueunlogrocolectivodeBohr,DeBroglie,Heisenberg,Schrdinger,Born,Dirac,larelatividadgeneralsurgicompletamenteformadadelamentedeunasolapersona:Einstein".
"LoscosmlogoslausamostodoeltiempodiceMatasZaldarriaga,unodelosdosprofesoresargentinos[elotroesJuanMartnMaldacena]delaEscueladeCienciasNaturalesdelInstitutodeEstudiosAvanzadosdePrinceton,precisamenteellugardondetrabajEinsteincuandosetrasladalosEstadosUnidos,ydondeanseconservasucasadeparedesdemadera,albordedeunserpenteantesenderoflanqueadoderboles.Esloquenospermitecalculardndeestnlosobjetosqueestudiamos,cuntomsdbilesunafuentedeluzsiestmslejos...Yhastaahorafuncionamuybien,noencontramosnadaquenoshagapensarquepuedefallar."
"Yaconlarelatividadespecial[formuladadiezaosantes,en1905],EinsteinhabacambiadoparadigmassobrequeseltiempoyelespacioagregaJuanPabloPaz,investigadordelConicetypremioBungeyBorn2010,queinvestigaencomputacincuntica.Conlarelatividadgeneralterminplanteandoquenohaytiempoabsoluto,nohayespacioabsoluto,sinoquelaspropiedadesdelespacioydeltiempodependendelcontenidodemateriadeluniverso."
Paraconcebirlateoraquepasaserelfundamentodelafsicamoderna,eljovennacidoenAlemania,hijodeunempresariopocohabilidosoenasuntosfinancieros,queadquiritardamenteellenguajeydurantesuniezhabasidounchicosolitarioyreflexivo,sebasenexperimentosmentales,talcomolohabahechounadcadaantes.
"Cuandolpubliclarelatividadespecial,seplanteabaestrictamentelasolucinaunproblematerico,yaquenoconsiderabaseriamentelaevidenciaexperimentalexistenteexplicaelfsicoDanielDeFlorian,investigadordelConicetydelaFacultaddeCienciasNaturalesdelaUBA,queintegraelequipoargentinoquetrabajaenelGranAceleradordeHadrones,lagigantescamquinaenterradabajolafronterafrancosuizadondesedescubrielbosndeHiggs.Desdeuncomienzosedacuentadequeatacarlateoradelarelatividadengeneralibaasermuycomplicado,porqueentreotrascosasloqueplanteaeslaexistenciadesistemasinercialesesdecir,aquellossobreloscualesnoseejerceningunafuerza.Peroestossistemasnoexistenenlarealidad,porquelagravedades
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imposibledeapagar.Entonces,resuelvenotenerlaencuentainicialmenteyconcentrarseenlacinemtica[lasleyesdelmovimientodeloscuerpos]relativista.Descubrelarelacinentreenergaymasa,yelhechodequeeltiempoyelespacioseinterrelacionan.Allformulasuconceptofundamentaldelarelatividad,queescasicontradictorioconelnombredelateora:quetodaslasleyesdelafsicaentodoslossistemasinercialestienenqueseridnticas.Osea,siunoescribelasleyesdelafsicaenunsistema,oenotrodeotroobservador,tienequeescribirexactamentelasmismasecuaciones.Sellamarelatividadporqueloquelexplicaescmotransformarlainformacincinemticadeunsistemaaotro."
ElbrotedecreatividaddeEinsteinde1905fueasombroso.Entresartculosbrillantes,plantelahiptesisdequelaluzesthechadepartculas(fotones)aunqueenesemomentoselaconcebacomounfenmenoondulatorio,contribuyaprobarlaexistenciadelostomos,explicelmovimientobrowniano(elqueseobservaenalgunaspartculasmicroscpicascuandoestnenunmediofluido),revolucionelconceptodeespacioytiempo,ydescubrilaqueseconvertiraenlaecuacinmsfamosadelahistoria:E=mc2,laenergaesequivalentealamasamultiplicadaporlavelocidaddelaluzalcuadrado.
Perodosaosmstarde,ennoviembrede1907,tuvootraepifanadeslumbrante:"EstabasentadoenunasillaenlaoficinadepatentesdeBernacuandoderepentesemeocurriunaideareproduceIsaacson.Siunapersonacaelibremente,nosentirsupropiopeso".
Enotraspalabras,loqueseleocurriaEinsteinfuequenosepuededistinguirexperimentalmentesiuncuerpoestaceleradouniformementeosiestsometidoalaatraccindeuncampogravitatorio.Mstardecalificaraestedescubrimientoquelosobresaltcomo"laideamsfeliz"desuvida.
Lateoradelarelatividadespecialdescribebienelmovimientodeloscuerpos,perosloavelocidadesconstantes,yenunespacioplanoyconunadimensintemporal.Sinembargo,eneluniversotodosloscuerposestnaceleradosporlagravedad.EinsteinsediocuentadequeeranecesarioresolverlosvacosquehabadejadolateoradeNewton.
"EnlarelatividadgeneraldicePaz,lanalizaqupasacuandounsistemaacelerarespectodelotroygeneralizaelprincipiodeequivalenciadiciendoqueenrealidadnuncavoyapoderdistinguirsiestoysometidoalaaccindelagravedaddealgncuerpoqueestenmivecindadoenunsistemaqueseestacelerandorespectodeotro."
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"EnlasteorasdeNewtonnohayningnlugardondesedigaquelagravedadtardauntiempoenejercerse.Estopermitiratericamentetransmitirinformacinavelocidadinfinita...,nopodaserilustraDeFlorian,quetrabajdosaosymedioenelmismoinstitutoenelqueseformEinstein,elPolitcnicodeZurich.Cuandoseplanteelproblemadeentenderlagravedad,diomuchospasosenfalso,entreotrascosas,porquenoconocabienlamatemticaquenecesitaba.Sugranhallazgofueentenderlagravedadnocomounafuerzaqueseejerceavelocidadinfinita,comoplanteNewton,sinocomounadeformacindelespaciotiempo.Esunconceptonetamentegeomtrico.Algototalmentecontraintuitivo,perofunciona.Marcaunquiebrefundamentalentrelafsicaclsicaylamoderna."
"Laideadequehayunaaccinadistanciaounavelocidadinfinitadelapropagacindelainformacinnotienesentidoenlafsica,porqueseviolaratotalmentelanocindecausalidadagregaPaz.LoquepropusoEinsteinfueformularunateoradelcampogravitatoriorelacionadaconlageometradelespaciotiempo.As,lamateriaylaenerga,quegeneranloquellamamosunafuerzadegravedad,enrealidadloqueestnhaciendoesdistorsionarelespacioyeltiempoasualrededordemaneratalquelosobjetosqueestnalrededorsedesplazandeformadiferente.Lafilosofadelateoradelarelatividadgeneralesquelosobjetoslesdicenalespacioyaltiempocmocurvarse,ylageometradelespacioyeltiempolesdicenalosobjetoscmomoverse."
Pocasteorasfuerontanprobadascomoladelarelatividad."Graciasalarelatividadgeneral,lasrbitasdetodoslosplanetasdelsistemasolarydelaLunafueronmedidasconunaprecisintalqueencadamomentosabemosdndeestnconunerrordemenosdeuncentmetro",cuentaZaldarriaga.
Yaen1915,EinsteinpudoexplicargraciasasushallazgosunenigmadedcadasconcernientealarbitadeMercurio.Deacuerdoconlagravedadnewtoniana,unplanetaaisladoseguiraexactamenteelmismocaminoelpticoencadarbitaalrededordesuestrella:slolainfluenciadeplanetasvecinosharaquelaelipsegradualmentesedesviara.Sinembargo,Mercurionoestabacumpliendoestrictamenteconesaspredicciones.ParaexplicarloseadujoquehabaunplanetaentreMercurioyelSol,oquebandasdepolvoestabanintroduciendodistorsiones.PeromientrasdabasusconferenciasdeBerln,Einsteinfinalmenteencontrlasolucinaplicandolospostuladosdelarelatividadgeneral.
Otradelasprediccionesdesuteoraeraquelagravedaddelsoldesviaralaluzcercana.Enagostode1914elastrnomoalemnErwinFreundlichcondujounaexpedicinaCrimeaparatomarmedidasduranteuneclipsesolartotal.PeroantesdeleclipseestalllaPrimeraGuerraMundial,lastropasrusascapturaronel
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equipamientoydetuvieronaloscientficos.FuenecesarioesperarcincoaosaqueterminaralaguerraparaqueelastrnomobritnicoArthurEddingtonhicieraelmismoexperimentoenlaislaPrncipe.Objetordeconciencia,Eddingtoncasihabacadoenprisinporrehusarseahacerlaconscripcin,peroFrankDyson,astrnomorealenesemomento,pudoobtenerunaexcepcinconlacondicindequelmismoparticiparadelaexpedicin.Lamedicin,quesehizoen1919,volviadarlelaraznaEinstein.
EntrelashistoriascuriosasvinculadasconlaverificacindelateoradelarelatividadgeneralincluidasenlaproduccindeSciencefiguraladeljovenfsicoindioSubrahmanyanChandrasekhar,conocidocomoChandra,quesostuvounadisputaprolongadaconEddingtonacercadeldestinodelasestrellasviejas.
Esteltimopensabaquedespusdequelasestrellasconsumansucombustiblenuclear,seconvertanen"enanasblancas"increblementedensas.Peroapartirdelasecuacionesdelarelatividadgeneralylamecnicacuntica,Chandracalculquelasestrellasmuymasivaseraninestablesycolapsaranalfinaldesusvidasproduciendoagujerosnegros,unaregindelespaciocuyocampogravitatorioestanintensoquenisiquieralaluzpuedeescapar.
En1935,Chandra,queenesemomentoestabaenlaUniversidaddeCambridge,presentsusconclusionesenunareunindelaSociedadRealdeAstronomaenLondres.Eddingtonlorefutdiciendoquelosagujerosnegroseranrarezasmatemticasquenopodranexistirensituacionesdelavidareal."Piensoquedeberahaberunaleydelanaturalezaqueevitequeunaestrellasecomportedeestaformaabsurda",afirm.
Hoy,elproductodeunodelosfrenessdecreatividadcientficamsintensosdelahistoriaimpulsalabsquedadeondasgravitatorias,laexploracindelagravedadextremacercadeagujerosnegrossupermasivos,comoelqueseencuentraenelcentrodenuestragalaxia,olabsquedadelorigendeluniverso.
"SupropioplanteotericolosuperampliamentediceZaldarriaga.EnlateoravivenmuchascosasqueEinsteinnoencontryfuerondescubiertasporotros.Conelpasodelasdcadas,prediccionesmuyraras,comolosagujerosnegros,fueronverificadasenelcentrodenuestragalaxia.Lointeresanteesquepodemosverqueesosagujerosnegrosestnah,peronuncavimosalgocaerseenunagujeronegrodemodoquepodamoschequearendetallesilasprediccionessecumplen.(...)Algosimilarocurricuandointrodujolaconstantecosmolgica[unamodificacindesuecuacinoriginalparaconseguirunasolucinquedieraununiversoesttico].lqueraununiversoeterno,entoncespensenintroducir
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untrminoparacontrarrestarlafuerzadegravedadconunafuerzarepulsivaquelaequilibraparaqueeluniversoniseexpandanisecontraiga.Einsteinpensquesehabasidosumayorerror,peroahoralausamosparaqueeluniversoseacelere.Aunquebuscamosproblemasenlarelatividadgeneralyyaesuncampoensmismo,hastaahora,despusdecienaos,nohemospodidoencontrarninguno."
"TodoloquehizoEinsteinestencontradenuestraspercepcionescotidianasconcluyeDeFlorian.Locualnoessorprendente,porqueseaplicaasistemasconloscualesnointeractuamos,muyrpidosparalarelatividadoinfinitamentepequeosparalacuntica.Noscuestamuchsimoimaginarlos.Somosgenteclsica,vivimosenlafsicaclsica...salvocuandotenemosqueusarelcelular."
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