Ciencia

El Corazón de la Relatividad General (II)

El principio de equivalencia a prueba

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28-07-2009
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En el último articulo vimos una idea central de la relatividad general, que es la idea de la equivalencia de la gravitación a una aceleración cualquiera. Esto fue lo que llevó a Einstein a formular su teorí­a de la relatividad general, donde la gravitación ya no es una fuerza en el sentido habitual, sino una propiedad de la geometrí­a del espacio y del tiempo.
 Thomas Kuhn
Thomas Kuhn
En el último articulo vimos una idea central de la relatividad general, que es la idea de la equivalencia de la gravitación a una aceleración cualquiera. Esto fue lo que llevó a Einstein a formular su teorí­a de la relatividad general, donde la gravitación ya no es una fuerza en el sentido habitual, sino una propiedad de la geometrí­a del espacio y del tiempo.
Una forma de ilustrar esto es pensando en el tiro de una piedra. Desde el punto de vista newtoniano uno observa que la trayectoria de la piedra se va curvando fruto de la atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre la piedra. Ahora imagínense que uno está al borde de un precipicio. Si uno tira la piedra y al mismo tiempo salta del precipicio ¿cuál será la trayectoria de la piedra que uno verá antes de estamparse contra el suelo? ¡Una trayectoria recta! Por lo tanto uno puede interpretar la curvatura de la trayectoria de la piedra como el efecto de estar en un sistema acelerado, que desaparece al estar en uno de caída libre, el estado físicamente más natural.

La formulación de Einstein implica pues mucho más que la igualdad de masa inercial y masa gravitacional, pero esta igualdad se puede entender fruto de la teoría. La piedra en el ejemplo sigue en su trayectoria de inercia. Sigue el camino más corto, que no nos parece una línea recta, porque estamos en un sistema acelerado y en estos sistemas, la trayectoria es lo que se llama una geodésica, que es el equivalente a una línea recta en un espacio curvo. Describe la distancia (localmente) más corta entre dos puntos, como por ejemplo dos puntos en el ecuador de una esfera.

De todos modos la igualdad de estas dos masas se puede medir experimentalmente muy bien. Para medir la relación entre estas masas en el satélite “Microscope” lo que hay que hacer es comparar pues la relación existente entre la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre el objeto y la fuerza centrífuga que experimenta el satélite. La primera depende de la masa gravitacional y la segunda de la inercial. La medición se consigue variando la aceleración del satélite.

¿Para qué medir esta igualdad ya tan establecida? Como diría el historiador Thomas Kuhn (“La estructura de las revoluciones científicas”), esto es una actividad típica de la ciencia normal, es decir una actividad científica para comprobar lo exacta que es la teoría ya existente. Pero hay diferentes teorías hipotéticas alternativas a la relatividad general que predicen que no serán exactamente iguales estas masas. Llegar a nuevas cotas experimentales con el “Microscope” es lo que permitirá esclarecer o desecharlas. En algún momento tarde o temprano, por terminar con una expresión de Kuhn, seguro que vendrá el cambio de paradigma...

 
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