Albert Einstein fue famoso por muchas cosas, pero su mayor creación es la teoría de la relatividad. Cambió para siempre nuestra comprensión del espacio y el tiempo.
¿Qué es la relatividad? En pocas palabras, es la noción de que las leyes de la física son las mismas en todas partes. Aquí en la Tierra obedecemos las mismas leyes de luz y gravedad que alguien en un rincón lejano del universo.
La universalidad de la física significa que la historia es provincial. Los diferentes espectadores verán el tiempo y el espacio de los eventos de manera diferente. Lo que para nosotros es un millón de años puede ser un abrir y cerrar de ojos para alguien que vuela en un cohete de alta velocidad o cae en un agujero negro.
Todo es relativo.
Relatividad especial
La teoría de Einstein se divide en relatividad especial y general.
La relatividad especial vino primero y se basa en que la velocidad de la luz es constante para todos. Eso puede parecer bastante simple, pero tiene consecuencias de largo alcance.
Einstein llegó a esta conclusión en 1905 después de que la evidencia experimental demostrara que la velocidad de la luz no cambiaba cuando la Tierra giraba alrededor del sol.
Este resultado fue sorprendente para los físicos porque la velocidad de la mayoría de las otras cosas depende de la dirección en que se mueve el observador. Si conduce su automóvil junto a una vía de ferrocarril, un tren que se aproxima a usted parecerá moverse mucho más rápido que si girara y lo siguiera en la misma dirección.
Einstein dijo que todos los observadores medirán la velocidad de la luz en 186,000 millas por segundo, sin importar qué tan rápido y en qué dirección se muevan.
Esta máxima llevó al comediante Stephen Wright a preguntar: "Si estás en una nave espacial que viaja a la velocidad de la luz y enciendes los faros, ¿pasa algo?"
La respuesta es que los faros se encienden normalmente, pero solo desde la perspectiva de alguien dentro de la nave espacial. Para alguien parado afuera mirando la nave volando, los faros no parecen encenderse: la luz se apaga pero viaja a la misma velocidad que la nave espacial.
Estas versiones contradictorias surgen porque las reglas y los relojes, las cosas que marcan el tiempo y el espacio, no son lo mismo para diferentes observadores. Si la velocidad de la luz se mantiene constante como dijo Einstein, entonces el tiempo y el espacio no pueden ser absolutos; Deben ser subjetivos.
Por ejemplo, una nave espacial de 100 pies de largo que viaja al 99.99% de la velocidad de la luz aparecerá un pie de largo para un observador estacionario, pero seguirá siendo su longitud normal para aquellos a bordo.
Quizás aún más extraño, el tiempo pasa más lento cuanto más rápido se va. Si un gemelo viaja en la nave espacial a una estrella distante y luego regresa, será más joven que su hermana que se quedó en la Tierra.
La masa también depende de la velocidad. Cuanto más rápido se mueve un objeto, más masivo se vuelve. De hecho, ninguna nave espacial puede alcanzar el 100% de la velocidad de la luz porque su masa crecería hasta el infinito.
Esta relación entre masa y velocidad a menudo se expresa como una relación entre masa y energía: E = mc ^ 2, donde E es energía, m es masa y c es la velocidad de la luz.
Relatividad general
Einstein no terminó de alterar nuestra comprensión del tiempo y el espacio. Luego generalizó su teoría al incluir la aceleración y descubrió que esto distorsionaba la forma del tiempo y el espacio.
Para seguir con el ejemplo anterior: imagine que la nave espacial se acelera disparando sus propulsores. Los que están a bordo se pegarán al suelo como si estuvieran en la Tierra. Einstein afirmó que la fuerza que llamamos gravedad es indistinguible de estar en una nave en aceleración.
Esto en sí mismo no fue tan revolucionario, pero cuando Einstein resolvió las matemáticas complejas (le tomó 10 años), descubrió que el espacio y el tiempo están curvados cerca de un objeto masivo, y esta curvatura es lo que experimentamos como la fuerza de la gravedad.
Es difícil imaginar la geometría curva de la relatividad general, pero si uno piensa en el espacio-tiempo como una especie de tela, entonces un objeto masivo estira la tela circundante de modo que cualquier cosa que pase cerca ya no siga una línea recta.
Las ecuaciones de la relatividad general predicen una serie de fenómenos, muchos de los cuales han sido confirmados:
- curvatura de la luz alrededor de objetos masivos (lentes gravitacionales)
- Una lenta evolución en la órbita del planeta Mercurio (precesión del perihelio)
- arrastre de marco de espacio-tiempo alrededor de cuerpos rotativos
- debilitamiento de la luz que escapa de la fuerza de gravedad (desplazamiento al rojo gravitacional)
- ondas gravitacionales (ondas en el tejido del espacio-tiempo) causadas por aplastamientos cósmicos
- la existencia de agujeros negros que atrapan todo, incluida la luz
La deformación del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro es más intensa que en cualquier otro lugar. Si la gemela que viajaba por el espacio cayera en un agujero negro, estaría tendida como un espagueti.
Por suerte para ella, todo terminaría en unos segundos. Pero su hermana en la Tierra nunca lo vería terminar: ver a su pobre hermana avanzar lentamente hacia el agujero negro sobre la edad del universo.
Este artículo fue actualizado el 2 de julio de 2019 por el colaborador de Live Science, Tim Childers.
