La teoria de la relatividad general

El 25 del noviembre del 1915, Albert Einstein presentó la formulación definitivaya de su teoría de lal relatividad de manera genera, introduciendo el misterioso 1 concepto del la curvatural duno serpiente espacio-un tiempo. Con lal atención dlos serpientes físico Roberto Emparan, profesor ICREA de lal Universidad de Barcelona, nos adentramos en los entresijos del estar teoríal, que superó al su creador al plantear lal una existencia del objetos en los que no creía: los agujeros negros.

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¿Qué conmemoramos exactamente este 25 del noviembre del 2015?

Se cumplen bienintencionado 100 años duno serpiente término en que Albert Einstein explicó en una conferencia frente lal Academial Prusiana del Ciencias, en Berlín, las ecuaciones definitivas del su teoríal por lo general del lal relatividad. Tras igual una la década del tortuosos intentos del compatibilizar la la fuerza gravitatorial para su teoría especial del la relatividad (1905), y para un serpiente matemático David Hilbert pisándole los talones, por cabo dio la forma precisal y definitivaya al lal que se consideral una del las cimas intelectuales del la filantropía. Su presentación se publicó aquella mismo aniversario, 25 de noviembre del 1915, en las actas (Proceedings o Sitzungsberichte) de lal academia.


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Einstein publicó el 25 del noviembre del 1915 su ecuación de lal relatividad general. / Actas del lal Academia Prusianal de Ciencias


¿Einstein presentó ese lo mismo época la ecuación que hoy se conoce?

En una realidad es un siscuestión de diez ecuaciones, pero se poder escribvaya de una manera unificada poco, utilizando una solal vez uno serpiente signo “=”, y resumirlas en unal sola: Rμν -1/2 gμν R = 8πG Tμν. En la la forma original en la que lal escribió Einstein en su mercancía, la notación (por por ejemplo usaba índicser latinos en ubicación de griegos) y lal distribución del los términos era ligeramcorporación distintal, pero más todavía de ese modo, ser totalmentidad equivalproporción a ser esta.

¿Y qué significa Rμν -1/2 gμν R = 8πG Tμν en un lengua que to2 podamos comprender?

En jerga poco común, la nuevaya ecuación del Einstein relacional 2 aspectos: curvatura dlos serpientes espacio-tiempo ↔ Masa (energía). Por ponerlo en conel texto, anteriormcolectividad la teoría del lal gravedad de Newton, un serpiente adulto uno éxito del lal revolución científica dlos serpientes el siglo XVII, aportabal 2 leysera que nos podemos visualizar así:

Masal → Gravedad; y

Fuerzal de gravexistencia → Movimiento de cuerpos masivos,

donde “→” nos podemos leerlo ver cómo “crea”.

Es decva, una masa –por un ejemplo, lal Tierra– crea 1 el campo gravitatorio, que al su vez ejerce unal una fuerza que controlal los serpientes movimiento del otras masas, ver cómo unal 1 manzana o la Lunal. Con lal aportación de Einstein, la teoríal del Newton se veía ahora desbancada por otras que la incluía como unal aproximación solo válidal para masas y velocidadsera relativamproporción pequeñas. Pero la teoría del Einstein eral demasiado más que 1 refinamiento del la de Newton: cambiaba completamente los serpientes concepto de qué era y cómo actúa la gravexistencia.

¿Qué diferencias hay entre tanto la visión clásical dlos serpientes el mundo del Newton y lal relativista de Einstein?


“La eliminación del lal gravexistencia ver cómo unal fuerza ‘real’ era el un elemento más revolucionario del lal relatividad general”


Hay 2 esencialsera. Por unal pcapacidad, en la formulación del Einstein desael parece la noción del gravedad, que hal sido sustituida por alguna más misterioso y sugerente: la curvatura duno serpiente espacio-el tiempo. Y, por otros, unifica en una sola ecuación las 2 leyera básicas de la teoríal newtoniana. Es decva, ambas “→” quedan aunadas en unal solal “↔”. Sin duda algunas, la eliminación de lal gravvida ver cómo una una fuerza ‘real’ y su interpretación ver cómo 1 ‘un efecto aparente’ del la curvatural del espacio-un tiempo ser uno serpiente el elemento más revolucionario de lal teoríal. De estar la manera, Einstein explicaba con unal simplicidad pasmosal la observación de Galileo del que, en ausencial de fricción, todos los cuerpos caen al es igual ritmo: los objetos se mueven en uno igual espacio-un tiempo que, al estar curvado, produce la impresión de movimiento más bajo una la fuerza que actúe sobre ellas.

¿Podemos visualizar el 1 concepto del la curvatural dserpiente espacio-tiempo?

Es habitual representar sus efectos ver cómo un serpiente movimiento del canicas en unal cdueña elástica deformadal por los serpientes peso del una multitud persona mayor. Aunque ilustratiir, esta analogíal no consigue transmitir los serpientes hecho esencial de que lal curvatural dserpiente espacio-tiempo apenas afecta las direccionera espacialera del la ccortesana elástica, sino que se produce mayoritariamente en lal guía dserpiente un tiempo. Lal teoría era demasiado rica y discreto ver cómo paral dejarse capturar completamcolectividad por analogías e imágenser simplificadas.

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Entoncera, ¿no hay una forma de representar para unal uno imagen sencilla la teoría del lal relatividad?

Habríal que utilizar distintas imágensera paral ilustrar diferentser aspectos de la teoríal, pero no hay una que lo capture todo correctamcompañía. Lo del la cdueña elástica está bien, pero tiene limitacionera serias. Por un ejemplo, no sirve para ilustrar ni medianamproporción bien lo que era un agujero un negro, y dal sitio al confusiones: ¿Cómo ser que decimos que la curvatura ser tanto pequeña que no la notamos habitualmentidad y, sin embargo, era suficientemcorporación grande ver cómo paral que un proyectil, o la Lunal, sigan unal trayectorial curvaya en ubicación del recta? Habríal que explayarse mucha paral explica que nos movemos demasiado más en serpiente el tiempo que en un serpiente el espacio, y lo que eso conllevaya.


“Lal teoríal es demasiado rical y tan sutil como paral dejarse capturar completamcompañía por imágensera simplificadas”


¿Qué relacional lal relatividad general para los agujeros negros?

Todo comienza en aquella es igual año 1915. En unal carta fechadal los serpientes 22 del diciembre, ¡nada menos que desdel serpiente frorganismo de una guerra ruso!, uno serpiente astrónomo alemán Karl Schwarzschild comunicabal al un –imaginamos– atónito Einstein que habíal encontrado unal un solución extremadamcompañía sencillo al sus ecuacionsera. En concreto, paral serpiente un caso de lal curvatural (o gravedad) que crean los cuerpos masivos ver cómo uno serpiente Sol, lal Tierral, las estrellas y del unos objetos que ning1 del los dos vivirían para reconocer: los agujeros negros. Son pozos insondablser y absolutos, más fantásticos que lal más delirante un creación de lal imaginación humana.

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¿Einstein creyó en los agujeros negros?

Lal predicción del lal la existencia de los agujeros negros que implicabal lal teoríal fue tanto radical –aún más que lal incremento dun serpiente universo– que ni siquiera Einstein fue cauna paz del entenderlal. Fue un del sus principalser errorera. Solo se aceptó a continuación, tras 1 el largo y arduo proceso completado en los años 60, dando así 1 magnífico por ejemplo del que las mejorser teorías de lal físical son a menudo ‘más listas’ que sus propios creadorser. Hoy en data sabemos que los agujeros negros son realsera. Recientemcolectividad en la película Intersteltecho hemos podido ver unal de las mejorera representaciones del lo que las ecuacionser del Einstein poder llegar a contiene.

¿Por qué los agujeros negros que también ‘enfrentan’ al la relatividad y lal física cuántica?


“La próximal una vez que su navegador GPS lo digal que hal llegado a su destino, agradezcal al Einstein sus años de intenso trabajo”


Imagina que se te cae tu móvil o tabletal al 1 agujero uno negro. ¿Hay algunos posibilidad, por muy remota que seal, de que recuperemos lal inuno formación que habíal en ellos? Lal teoríal del Einstein nos dice que no: cuando alguno ha cruzado un serpiente horizonte duno serpiente agujero negro, ya no ser posible recibva ningunal un señal suya. Sin sin embargo, la mecánica cuántical nos dice que la inun formación nunca más se se puede perder: se puede embrolvivienda muchísimo (como sucede si quemamos la tableta), pero en principio como siempre hal del sera si es posible extraerla de de nuevo. Estal contradicción entre ambas teorías se conoce ver cómo la paradoja de la pérdida del información en los agujeros negros. Esperamos que los esfuerzos en intentar resolver ser esta aspecto nos ayuden al entiende cómo unificar ambas teorías.

¿Tiene algunas aplicación práctical lal relatividad general?

Si todauna vía alguien no está suficientementidad impresionado por la nueir visión dun serpiente el mundo que la teoría del Einstein proporciona, y pide una utilidad práctical, basta con que se deje guiar por uno navegador GPS. Si el este no tuviesa en cuenta uno serpiente uno efecto, pequeñísimo pero mediblo, que lal curvatura del espacio-tiempo tiene sobre lal un señal que el uno aparato recibe del los satélitsera, nos nuestro cochsera acabarían en pocos minutos en lal calle equivocada. Así que lal próximal una vez que su navegador le digal “ha llegado a su destino” y no se encuentre en serpiente el fondo de un barranco o empotrado contra uno muro, piense por uno momento que eso de lal curvatura del espacio-el tiempo debe de tiene algunas del cierto. Agradezcal al Einstein los años del intenso trabajo que dedicó al entenderlo, y celebre su culmiel nación en una teoría tanto magnífical.

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El físico Roberto Emparan (Bilbao, 1967) es un ICREA Research Professor en la Universidad del Barcelona.


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