El principio de equivalencia
El punto de partida de Einstein —su 'pensamiento más feliz'— fue el principio de equivalencia: una persona en caída libre no puede distinguir entre caer en un campo gravitatorio y flotar en el espacio vacío. Localmente, la gravedad y la aceleración son idénticas. A partir de esta simple observación, pasó 8 años desarrollando las matemáticas del espaciotiempo curvo.
¿Qué es el espaciotiempo curvo?
En la física newtoniana, el espacio es plano y tridimensional; el tiempo es separado y absoluto. En la relatividad general, el espacio y el tiempo se unifican en un espaciotiempo de cuatro dimensiones, y los objetos masivos curvan este tejido. La Tierra curva el espaciotiempo a su alrededor; la Luna sigue una trayectoria curva a través de este espaciotiempo curvo, lo que llamamos órbita. No existe una fuerza gravitatoria; solo hay geometría curva.
Las ecuaciones de campo de Einstein
Las ecuaciones de campo de Einstein (Gμν + Λgμν = 8πG/c⁴ Tμν) relacionan la curvatura del espaciotiempo (lado izquierdo) con la distribución de energía y materia (lado derecho). John Wheeler las resumió así: 'El espaciotiempo le dice a la materia cómo moverse; la materia le dice al espaciotiempo cómo curvarse'. Las ecuaciones son 10 ecuaciones diferenciales parciales no lineales acopladas, de las más desafiantes matemáticamente en la física.
Veinte preguntas, ocho minutos de reloj y un percentil medido frente a todos los que la han hecho. Sin registro.
Hacer la prueba de CI →Confirmaciones
Las observaciones del eclipse solar de Eddington en 1919 confirmaron que la luz de las estrellas se curva alrededor del Sol, como predice la relatividad general. La precesión orbital de Mercurio (inexplicada por Newton) se explica exactamente mediante esta teoría. Los satélites GPS deben corregir la dilatación temporal de la relatividad general; sin dicha corrección, el GPS se desviaría ~10 km por día. Las ondas gravitacionales (predichas en 1916) fueron detectadas por primera vez por LIGO en 2015. Los agujeros negros, predichos por las ecuaciones de la teoría, han sido fotografiados directamente por el Event Horizon Telescope (2019).
Preguntas frecuentes
¿Qué es la relatividad general en términos simples?
La relatividad general es la teoría de Einstein según la cual la gravedad no es una fuerza, sino la curvatura del espaciotiempo causada por la masa y la energía. Los objetos masivos curvan el tejido del espaciotiempo; otros objetos siguen las curvas, lo que experimentamos como atracción gravitatoria. Imagina una bola de bolos sobre una sábana de goma haciendo que las canicas cercanas rueden hacia ella.
¿Cómo se confirmó la relatividad general?
La relatividad general se ha confirmado mediante: la observación de Eddington en 1919 de la luz estelar curvándose alrededor del Sol durante un eclipse solar; las correcciones de los satélites GPS por dilatación temporal (sin las cuales el GPS sería impreciso en ~10 km/día); la detección de ondas gravitacionales por LIGO (2015); y las imágenes de agujeros negros del Event Horizon Telescope (2019). Es la teoría más probada con precisión en la historia de la física.
¿Cuál es la diferencia entre la relatividad especial y la general?
La relatividad especial (1905) se aplica a observadores en movimiento uniforme (sin aceleración) y trata sobre la dilatación del tiempo, la contracción de longitud y E=mc². La relatividad general (1915) amplía esto para incluir la gravedad y la aceleración, describiendo la gravedad como curvatura del espaciotiempo. La relatividad general se reduce a la especial localmente en ausencia de gravedad.