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Daniel Veloso

EL ASTRÓNOMO británico Arthur Stanley Eddington terminaba de pronunciar una conferencia sobre la teoría general de la relatividad, cuando el físico Ludwig Silberstein, que se jactaba de comprenderla al detalle, lo felicitó "por ser una de las tres personas en el mundo que entiende la teoría de Einstein". Como Eddington guardaba silencio, Silberstein lo apremió diciendo que no fuera modesto, a lo que el astrónomo le respondió sonriendo: "Al contrario; estaba pensando quién podría ser la otra tercera persona". Más allá de la broma, es cierto que eran contadas los que la comprendían.

Un par de años más tarde, en 1919, Eddington alcanzaría la notoriedad por obtener las primeras pruebas que confirmaron la Teoría de la Relatividad, y por escribir varios libros explicando las ideas de Einstein, razón por la que por mucho tiempo se lo consideró el único capaz de entenderlas.

A casi cien años de aquel diálogo, hoy son más de tres las personas que comprenden de qué trata la Relatividad, aunque continúa siendo una materia difícil de explicar al gran público.

Este desafío es el que asume el astrónomo uruguayo Gonzalo Vicino en su último libro Relatividad y Cosmología. Reconocido como divulgador científico, Vicino ha dedicado su vida a la enseñanza de la Astronomía, primero como docente en el Planetario Municipal de Montevideo y luego como profesor en Secundaria. Autor de varios libros, como Atlas del Cielo (1987), o Las Estrellas (1995), tiene también entre sus logros haber instalado su propio observatorio astronómico en Villa Serrana, Lavalleja.

Vicino ha conseguido escribir un libro didáctico y claro, ilustrado con figuras explicativas y fotos a color de nebulosas y galaxias. Los primeros capítulos describen el surgimiento de la Teoría de la Relatividad como el resultado de la crisis que sufrió la Física a fines del siglo XIX, al no poder explicar las contradicciones que surgían de las leyes de movimiento de Newton que se daban en torno a la naturaleza de la luz.

Una segunda parte, dedicada a la Cosmología, describe las teorías actuales sobre el origen del Universo y la evolución de las galaxias, así como un repaso sobre el bestiario cósmico, como agujeros negros y lentes gravitatorios, objetos estos que fueron predichos por la teoría de Einstein. Además el libro incluye un capítulo final con información actualizada con respecto a la primera edición de 2003.

El universo en movimiento. El filósofo y matemático británico Bertrand Russell escribió: "Todos saben que Einstein ha hecho algo asombroso, pero muy poca gente sabe exactamente qué es lo que ha hecho". El pensador argumentaba que lo principal para la comprensión de las ideas relativistas era "un cambio en nuestra representación del mundo". Las ideas del científico alemán se hacían difíciles de entender porque planteaba fenómenos que sucedían a la velocidad de la luz, muy ajenos a la vida cotidiana de las personas.

Esta revolución en la física comenzaría en 1905, el "año milagroso" de Einstein, cuando con sólo 26 años publicó cinco artículos científicos. En el tercero de ellos, "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento", presentaba una nueva cinemática (la rama de la Mecánica que estudia los movimientos), basándola en dos principios: el de relatividad y el de la constancia de la velocidad de la luz.

El Principio de Relatividad fue formulado por primera vez por Galileo Galilei en 1638 e implica que todo movimiento es relativo a un sistema de referencia. Este principio no permite que haya ningún objeto en reposo absoluto, algo que, si existiera, sería un sistema de referencia privilegiado, desde el que se podría referir todos los movimientos.

Del principio en cuestión Galileo extrajo la conclusión de que los fenómenos mecánicos y las leyes que los rigen sucedían de la misma manera dentro de un nuevo grupo de sistemas de referencia, a los que llamó inerciales. Esto hacía que no se pudiera distinguir cuál de los sistemas estaba en reposo y cuál en movimiento. Imagínese por ejemplo a dos vehículos, uno quieto y otro en movimiento rectilíneo uniforme, siendo observados por una persona al costado del camino. Para otro observador, que viajara en otro vehículo a la misma velocidad que el que se mueve en forma rectilínea, éste estaría en reposo, mientras que el primer vehículo, que el observador que está al costado del camino ve en reposo, tendría un movimiento rectilíneo uniforme. Es decir, los sistemas inerciales son equivalentes y no hay manera mecánica de distinguir qué objeto está en reposo y cuál en movimiento. Galileo lo explicaba con el ejemplo de un científico que realiza experimentos como el de dejar caer un cuerpo, mientras está encerrado dentro de un barco en movimiento rectilíneo uniforme. Como las leyes físicas se cumplen (el objeto cae atraído por la gravedad), el científico no puede saber si el navío se mueve o está en reposo.

Límite de velocidad. Einstein afirmaba que todos los sistemas inerciales son equivalentes, no sólo para la Mecánica como proponía Galileo, sino también para la óptica y el electromagnetismo. Esto significaba que las leyes de la Física son las mismas en todo el Universo y por lo tanto se eliminaba la idea de un sistema inercial de referencia privilegiado. Con esto Einstein sepultaba la concepción newtoniana de un espacio inmóvil y en reposo absoluto.

Un problema que tenían los físicos de fines de siglo XIX, aferrados al paradigma de la física de Isaac Newton, era saber cuál es el medio que utiliza la luz para desplazarse. Afirmaban que la luz, una onda electromagnética, se movía por un sistema de referencia privilegiado, en reposo absoluto, que llamaban éter. Esta sustancia enigmática, ya propuesta por Aristóteles, rellenaba el espacio, aunque no se explicaban cómo hacían los planetas para atravesarlo sin ser frenados.

En 1887 los científicos estadounidenses Abraham Michelson y Edward Morley idearon un experimento con el que intentaron medir la velocidad del éter cuando la Tierra lo atravesaba. Pensaban que un rayo de luz debía ser retrasado por la estela de éter que dejaría el planeta. Los resultados del experimento fueron negativos. La luz siempre tenía la misma velocidad tanto si se enviaba un rayo en dirección del movimiento de la Tierra como en sentido contrario. No había pruebas de que existiera el éter y Einstein así lo escribió en su artículo: "la introducción de un `éter lumínico` se mostrará superflua", puesto que su teoría "no requerirá un `espacio en reposo absoluto` dotado de propiedades especiales…".

En cambio el experimento de Michelson y Morley confirmaba su segundo postulado: la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente de cómo se mida y de dónde proceda. Este límite de velocidad cósmica que planteaba Einstein le daría sentido y una estructura al universo. Nada podría viajar más rápido que la luz, de tal manera que la información sólo podría viajar a esa velocidad, trescientos mil kilómetros por segundo, y eso incluía las ondas de gravedad. En el cosmos nada podría ocurrir de forma instantánea como imaginó Newton que actuaba la fuerza de gravedad.

Este nuevo universo develado por la teoría de la relatividad pondría a prueba la imaginación del público con relojes a bordo de naves espaciales que a velocidades cercanas a la de la luz atrasan, o a paradojas como la llamada "de los gemelos", donde el hermano que viaja en una nave espacial a casi la velocidad de la luz no envejece mientras que sí lo hace el que permanece en la Tierra. Albert Einstein llamaba a estos imaginativos ejemplos "experimentos mentales".

RELATIVIDAD Y COSMOLOGÍA, de Gonzalo Vicino. Fundación Astronómica Uruguay/Pablo Ameneiros. Montevideo, 2008. Distribuye Pablo Ameneiros. 200 págs.