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20 de marzo de 1916: Einstein formula la Teoría de la relatividad

En noviembre de 1915, Albert Einstein (1879-1955) terminó de escribir la Teoría General de la Relatividad. Cuatro tratados presentó ante la Academia Prusiana de la Ciencia y fueron aceptados. Así que para el 20 de marzo de 1916 -una semana después de su cumpleaños-, el físico alemán publicó el artículo científico: “Die Grundlagen der allgemeinen Relativitästheorie.” (Los fundamentos de la teoría general de la relatividad) en la revista científica Annalen der Physik (Anales de la física).

 Albert Einstein.

Se trataba de la formulación definitiva de la “Teoría general de la relatividad” que ya había presentado el 25 de noviembre del año anterior ante la Academia prusiana y que ahora publicaba completamente finalizada. Einstein, centrándose en el caso especial de los sistemas de movimiento uniforme, ya había formulado su “Teoría de la relatividad especial” en 1905 abriendo la puerta a la creación del concepto de espacio-tiempo de cuatro dimensiones. En los años posteriores dedicó sus esfuerzos a la búsqueda de una teoría de la interacción gravitacional que fuese compatible con los principios de su “Teoría de la relatividad especial”.

 Albert Einstein explicando su teoría.

La teoría de la relatividad desarrollada por Albert Einstein, una de las teorías más importantes de las ciencias físicas, afirma que no es posible encontrar un sistema de referencia absoluto respecto al tiempo y al espacio, por lo que ambos conceptos son relativos.

Tuvo dos formulaciones diferentes: la teoría de la relatividad especial, publicada en 1905, aborda los sistemas que se mueven, uno respecto del otro, con velocidad constante, mientras que la teoría de la relatividad general, formulada el 20 de marzo de 1916, se ocupa de sistemas que se mueven a velocidad variable.

La primera sostiene que todo movimiento es relativo y que la velocidad de la luz es siempre constante respecto al observador. De sus premisas Einstein obtuvo ecuaciones con consecuencias sorprendentes, como el aumento de la masa con la velocidad. Uno de sus resultados más trascendentales fue la equivalencia entre masa y energía –según la conocida fórmula E=mc2-, lo que conduciría a aplicaciones como la fisión nuclear o la fusión termonuclear. Demostró además que, en un sistema en movimiento respecto a un observador, el tiempo se alarga.

La teoría de la relatividad general se refiere al movimiento a velocidad variable, basándose en el principio de equivalencia a los producidos por el movimiento acelerado. Su hipótesis fue revolucionaria porque la teoría de la relatividad espacial, basada en el principio de la constancia de la velocidad sea cual sea el movimiento del sistema de referencia en el que se mide, se opone a la teoría de la gravitación newtoniana.

Einstein propuso que la gravedad es consecuencia de la deformación del espacio-tiempo debido a la presencia de masa o energía. Debido a esto, los planetas no se mueven en órbitas cerradas, sino en línea, pero en un espacio-tiempo deformado por la presencia del Sol.

La relatividad general atañe también al concepto de tiempo, pues afirma que este transcurre más lentamente cuanto más fuerte sea el campo gravitatorio en que se mida. Los modernos GPS lo tienen en cuenta para evitar errores de cálculo de la posición. 

La teoría de la relatividad general revolucionó los modelos cosmológicos del Universo al concebir un Universo carente de límites o barreras, pero finito, aunque Friedmann, en 1922 concibió un Universo en expansión, incluso estático, que obedecía también a las ecuaciones relativistas de Einstein. Frente a la anterior noción, espacio y tiempo dejaron de concebirse como variables independientes de la materia, independientes entre sí y con existencia previa a la del Universo.

La teoría de la relatividad especial tiene una aplicación práctica en los aceleradores de partículas, donde se obtiene un incremento de masa. La órbita del planeta Mercurio, excepcionalmente alargada, confirma empíricamente la teoría de Einstein.

 Albert Einstein en su casa, 1925.

De la teoría de Einstein surge el fenómeno del colapso gravitacional que da origen a la creación de los agujeros negros. La teoría de Einstein cambia completamente el concepto de qué es y cómo actúa la gravedad. Por un lado, en la de Einstein se sustituye la noción de gravedad por curvatura espacio-tiempo. Por otro lado, unifica en una ecuación las dos leyes básicas de la teoría de Newton. Sin duda alguna "la eliminación de la gravedad como una fuerza 'real' es el elemento más revolucionario de la relatividad general".

La relación entre la relatividad general y los agujeros negros es que la curvatura (o gravedad) es creada por cuerpos masivos como el Sol, la Tierra, las estrellas: los agujeros negros, pozos absolutos más fantásticos que la más delirante creación de la imaginación humana.

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