Hubert Krivine
Domingo 15 de noviembre de 2015
Lo que más admiro en vuestro arte (dice Albert
Einstein a Chaplin) es su universalidad. No decís ni una palabra y, sin
embargo, todo el mundo os entiende. Es cierto, replica Chaplin. Pero vuestra
gloria es mayor aún: el mundo entero os admira, mientras que nadie os entiende.
La relatividad especial tiene ahora 110 años y la
de la relatividad general, un siglo; también este diálogo atribuido a Einstein
y Chaplin ha envejecido un poco: hoy la teoría de la relatividad (especial) se
enseña a todos los estudiantes de ciencia, lo que llega a abarcar a algunos
miles de millones de personas en el mundo.
A semejanza de la mecánica cuántica, la relatividad
ha sido concebida con el objetivo de explicar algunas paradojas teóricas o
experimentales a las que estaba confrontada la ciencia “clásica”. No para
fabricar laser o bombas. Resulta llamativo observar que la respuesta a estas
preocupaciones, que no implicaban más que a una pequeña franja de físicos, en
menos de cincuenta años, iba a afectar a toda la humanidad. Miles de millones
de personas se sirven –es verdad que sin ser conscientes de ello- de la teoría
de la relatividad general: los utilizadores de GPS en su teléfono móvil.
La relatividad especial enseña cuatro cosas
relacionadas, fáciles de exponer (pero no necesariamente de comprender), que se
indican en el cuadro del final del artículo.
En cuanto a la relatividad general, es difícil de
exponer y todavía más de entender. La costumbre para vulgarizar es decir que
ella describe un espacio-tiempo que está deformado por la presencia de masas.
¿Es ello comprensible?/1.
Un cronista “cultural” de televisión ha osado
contar sobre la A2 que “El objetivo de la relatividad general no era
sólo la construcción de la bomba atómica/2”. En otras palabras, que
Einstein ¡no era sólo un asesino! Nada más estúpido: en 1915 se estaba a
mil leguas de la idea de una bomba semejante, pero sobre todo la teoría de la
relatividad es simplemente (con la mecánica cuántica) la base de toda la física
moderna. ¡Su objetivo era sólo ayudar a entender el mundo!
Esta comprensión no está ni finalizada, ni
probablemente sea finalizable. Se sabe, por observaciones astronómicas, que el
universo está en expansión, es decir que ha emergido hace largo tiempo (más de
13 mil millones de años) de un origen de dimensión microscópica: el Big Bang.
Ello se sabe volviendo hacia atrás mediante las ecuaciones de relatividad que
rigen su evolución. Pero cuando se vuelve demasiado hacia atrás se llega a un
universo de tal forma contraído y caliente que es necesario, para describirlo
correctamente, disponer de una teoría cuántica de la gravedad. De la que no se
dispone en la actualidad.
Sigue habiendo dos enigmas: a) Los
movimientos de las estrellas en los brazos de las galaxias no son explicables
por las leyes de la gravedad, incluso relativistas, más que si se supone la
presencia de una enorme cantidad de materia no vista. Esta materia “negra”,
desconocida, representaría al menos el 80% de la materia del universo; y b) La
expansión del universo iría acelerándose y ello solo se podría explicar por la
existencia igualmente hipotética de una energía “negra” que representaría el 90
% de la energía total del universo. En resumen, ¡más del 90 % de la energía y
la masa nos serían completamente desconocidas!
Querríamos sacar dos conclusiones de esta
presentación de la relatividad.
1- La relatividad no es contradictoria con la
física habitual (la de Newton, que se enseña en la escuela). Solo la hace
aparecer como un caso particular, válido (e incluso completamente suficiente)
con las velocidades, distancias y masas usuales. Aunque se ignora, sus
aplicaciones están presentes en todos los lugares. Además, ha permitido una
reflexión completamente nueva sobre el tiempo y el espacio.
2- Nunca Einstein habría podido financiar sus
investigaciones con los métodos de hoy, es decir con proyectos a corto plazo,
que finalicen con resultados previsibles de patentes.
Repitámoslo: no ha habido nunca progreso importante
en la teoría, incluso en matemáticas, que no haya tenido gran repercusión en la
sociedad. ¡Nos corresponde vigilar que esas repercusiones sean benéficas!
Cuadro
1-La velocidad de la luz es una constante absoluta
de aproximadamente 300.000 km/s independiente de la velocidad del
observador. Es paradójico, ya que si nos desplazamos en AVE a 300 km/h y se
envía una señal luminosa hacia delante, se espera que se desplace a la
velocidad de c+300 km/h en relación con el paisaje. No ocurre eso: la
medida de la velocidad de la luz da siempre el mismo valor c, esté la
fuente inmóvil o en movimiento. Tranquilicémonos: las velocidades débiles
(pequeñas en relación con la de la luz) se agregan bien: si marchas a 5km/h en
ese AVE, harás, como te sugiere tu intuición, 305 km/h en relación con el
paisaje (¡aunque en teoría, habría en rigor que restar de ese resultado 5/100
de mil millonésimo km/h).
2-La famosa relación E=mc2. Expresa que toda
masa posee un contenido energético, llamado energía de masa. Lo que quiere
decir, por ejemplo, ¡que la desaparición de 1mg de materia crea una energía
colosal de 20 millones de kilocalorías! De hecho toda producción de energía
corresponde a una pérdida de materia y, recíprocamente, toda pérdida de materia
corresponde a un desprendimiento de energía. Pero para energías “razonables”,
las de la vida cotidiana, esa pérdida es insignificante y nunca se había
medido: ¡para una kilocaloría valdría menos que un mil millonésimo de
microgramo! Se podía pues creer que en las reacciones químicas, “nada se
pierde, nada se crea”. Por el contrario, en las reacciones nucleares (fisión o
fusión) las pérdidas de masa ya no son insignificantes y la energía liberada se
convierte en colosal. Lo acredita el calor del Sol (o el de las bombas
atómicas).
3-La inercia de un cuerpo no es idéntica a su masa,
ella aumenta con su velocidad. Este punto es sutil. La inercia de un
cuerpo caracteriza su resistencia a la puesta en movimiento. Su masa interviene
en la ley de gravedad, en virtud de la cual las masas se atraen. Sucede que, a
pequeñas velocidades, las dos magnitudes son idénticas. Pero cuando la
velocidad de un móvil aumenta, su masa no cambia pero su inercia aumenta, de
forma que cada vez es más difícil acelerarle. Como la inercia se convierte en
infinita cuando la velocidad se aproxima a la velocidad de la luz, ésta resulta
un límite insuperable. La velocidad de la luz solo puede ser alcanzada por
cuerpos de masa nula: los fotones, que son los “granos” de luz que se propagan con
ella.
3-Vivimos con la intuición de que el tiempo es
universal: se desarrolla para todo el mundo de la misma forma, tanto en reposo
como en movimiento. De hecho, ahí también, eso nos cierto más que cuando las
velocidades en juego son pequeñas ante las de la luz. No hay tiempo absoluto: su
medida depende de la velocidad del observador. Al límite, un fotón que se
aleja de un reloj fijo a la velocidad de la luz no podría “ver” moverse a las
agujas puesto que siempre le llega la misma señal. En cuanto a ustedes,
alejándoos a velocidad más reducida, les veréis girar, pero más lentamente. Por
supuesto, esa desaceleración es imperceptible a las velocidades usuales y por
ello no había sido observada nunca. Ahora ha sido puesto ampliamente en
evidencia, por ejemplo en los aviones que transportan relojes atómicos/3.
13/11/2015
Notas:
1/ Ver por ejemplo sobre el Net, el artículo bastante
pedagógico: “La relativité générale et la courbe de l’espace-temps”.
2/ Acreditando así para millones de telespectadores la
idea de que la ciencia es responsable de arrojar la bomba sobre Hiroshima,
¡como si el descubrimiento del bacilo de la peste por Yersin fuese responsable
de la guerra bacteriológica!
3/ Relojes de precisión inusitada: ¡error de menos de
un segundo en 160 millones de años!
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