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6. El Cosmos de Einstein.

La complejidad matemática de una teoría sobre la realidad no significa que sea inabordable filosóficamente. A través de sencillas palabras, se puede transmitir al  alumnado las profundas implicaciones filosóficas que una teoría puede tener. Máxime cuando ésta afecta radicalmente a la comprensión o visión del Universo. La obra de Einstein supuso un cambio esencial, una auténtica revolución, en todos los ámbitos de la Física e interesa, por muchos motivos, a cualquier persona. Hoy día y para sorpresa de muchos, tanto la Teoría Especial de la Relatividad como la General siguen triunfando en la prueba de fuego que supone para cualquier teoría el contraste con la realidad, con la Naturaleza.

Tanto la visión de Newton como la de Einstein se basaron en una descripción física y matemática de la Realidad. Ahora bien, si Newton partía de los cuerpos (del qué, de la materia como primordialidad), Einstein puso su atención, sobre todo, en los fenómenos, a los que dedicó los primeros Postulados de la relatividad especial. Es decir, Einstein se interesó más por el cómo funcionaban los sucesos en el Universo.

La velocidad (una magnitud secundaria en Newton, es decir, obtenida a partir de la relación entre dos magnitudes primarias, “cuantías” de espacio y “duraciones” de tiempo) de la luz es elevada a la categoría de Postulado en la Teoría de la Relatividad Especial (1905). La velocidad de la luz, finita y constante, cercana a los 300.000 kilómetros por segundo*, deberá ser, además, velocidad límite del Cosmos. De la misma manera que Newton tomó una sola propiedad para caracterizar físicamente la materia, la llamada masa inercial, “cuantía“ o “cantidad de” materia, Einstein tomó una sola propiedad de las muchas que tiene la luz, su velocidad, para construir su impresionante teoría física.

El Espacio y Tiempo Absolutos de Newton eran referenciales de lugar y de instante para cualquier cuerpo. Con la Relatividad Especial, el límite de la velocidad de la luz (Postulado) originó nuevas concepciones en la geo-metría (medida de espacio) y en la crono-metría (medida de tiempo), es decir, en la métrica de la espacialidad y de la temporalidad. La Teoría de la Relatividad Especial no modificó los referenciales de lugares y de tiempo (el Espacio y Tiempo Absolutos newtonianos) en tanto que estructura soporte donde ocurre el movimiento de los cuerpos. Sólo afectó a las medidas de reglas y relojes en movimiento uniforme (no acelerado).

En la Relatividad Especial, materia y energía son equivalentes y transmutables la una en la otra y viceversa. Esto constituyó una revolución intelectual incalculable: el ser (la cosa) aristotélico ya no era radicalmente existente; pues la máxima: “donde no hay, no puede aparecer ser fue puesta en cuestión. Los aceleradores de partículas se han encargado de dar la razón a Einstein al obtenerse experimentalmente pares de partículas-antipartículas a partir de energía. De igual forma, la propiedad newtoniana cantidad de materia o masa inercial se tambaleó; de propiedad caracterizadora de un cuerpo pasó a ser una mera propiedad dependiente del movimiento. La masa inercial se transformó también en un concepto relativo, los cuerpos que viajan rápidamente aumentan, sorprendentemente, de masa (o energía).

La Teoría de la Relatividad Especial fue publicada en 1905 y este artículo fue leído por Minkowski. Hacia 1907-1908, Minkowski, el gran geómetra pitagórico (la Naturaleza está escrita en lenguaje matemático) pretendió explicar las metrías espaciales y temporales relativistas cambiando los referenciales, es decir, sustituyendo el Espacio y Tiempo Absolutos por un único referencial: el Espacio-Tiempo o Mundo Absoluto. En otras palabras, obvió el problema de las unidades de medida (reglas y relojes en movimiento relativo) y se fijó exclusivamente en los referenciales para explicar el problema. Así, el dónde y el cuándo newtonianos fueron unificados por Minkowski a través de una nueva métrica: los puntos de Newton se transformaron en sucesos, híbrido de punto e instante que depende de cuatro variables (las cuatro dimensiones: tres espaciales y una temporal), que integran el dónde-cuándo. Este Mundo Absoluto fue, en última instancia, una nueva perspectiva filosófica geométrica (matemática) sobre el Universo.

Einstein, tras leer a Minkowski, rescató del olvido la Relatividad Especial, que había sido elevada por el primero a la condición de una compleja cosmovisión, y la reinterpretó unificando el espacio y el tiempo en un solo marco referencial (el Mundo Absoluto). Durante los años siguientes, Einstein trabajaría incansablemente buscando la formulación matemática de una teoría general que explicara las causas y los efectos gravitatorios (que se transmitían, supuestamente, con una velocidad infinita en el Cosmos newtoniano) en consonancia con el Postulado “L” sobre el límite de la velocidad de la luz, que conlleva una relatividad absoluta en las medidas de reglas y relojes en movimiento.

El Cosmos hacia 1920 se concibe ya según la Teoría General de la Relatividad de Einstein (dada a conocer el 25 de noviembre de 1915 y formulada “definitivamente” en 1916 en Los fundamentos de la teoría general de la relatividad) como:

1º. Un Todo posiblemente finito, frente al Universo Infinito de Newton.

2º. Pero ilimitado,  es decir, carente de límites.

3º. El Cosmos, en la concepción primera de Einstein, presenta una estaticidad intrínseca como totalidad (es decir, el Cosmos, como unidad ha sido siempre igual a sí mismo y permanecerá, en líneas generales, siempre idéntico: ni crece, ni encoge, a nivel global). La dinamicidad en el Cosmos sólo es local, es mera variación (cambio de lugar).

4º. El Cosmos es Realidad Única (espacial-temporal-material-energética). En Newton la materia, el espacio y el tiempo eran sustantivos, nombres propios. Ahora, se consideran adjetivos de la Realidad.

El Cosmos de Einstein ya “no está” en el Espacio Absoluto sino que es espacioso; análogamente, su Universo tampoco “discurre” en el Tiempo Absoluto sino que es tempóreo. Espacio, tiempo y materia ya no son propiedades independientes del Cosmos sino que están interrelacionadas, son interdependientes o pertenecen a una estructura única.

En la Teoría General de la Relatividad el Cosmos se concibe como un Todo Único finito (curvado sobre sí mismo). El Cosmos, concebido  como totalidad, debería ser estático, por lo que Einstein postuló la constante cosmológica para frenar la expansión que se desprendía de las soluciones de las ecuaciones de campo. Posteriormente, cuando Hubble descubrió la expansión de las galaxias, reconsideraría esta estaticidad, que para Einstein fue el mayor error de su vida (motivado por sus creencias religiosas o por sus preferencias estéticas, según otros autores).

El Cosmos einsteiniano se explica como tetradimensional: la geometría  no está determinada previamente, sino que es variable, relativa. El Cosmos no es uniforme, es inhomogéneo: la curvatura del espacio-tiempo viene determinada por la cantidad y distribución de materia y energía (movimiento) que contiene. De esta forma, Einstein considera que no hay fuerzas gravitatorias sino deformaciones en el espacio-tiempo generadas por la presencia y el movimiento de los astros (impulso materia-energía). La idea esencial es que el espacio, el tiempo y la materia-energía dejan de ser independientes para conformar una estructura única (que responde al “¿qué-dónde-cuándo?”).


[*] La ley de la constancia de la velocidad de la luz en el vacío no puede aspirar a validez ilimitada, pues los rayos de luz sólo pueden curvarse si la velocidad de propagación de ésta varía con la posición (...) La Teoría de la Relatividad Especial no puede arrogarse validez en un campo ilimitado; sus resultados sólo son válidos en la medida en que se pueda prescindir de la influencia de los campos gravitatorios sobre los fenómenos (los luminosos, por ejemplo). Einstein A. Sobre la Teoría de la Relatividad Especial y General, pp. 68 y 69, Alianza, Madrid, 1984.