Gravedad, El “santo grial” de la física

¿Qué demonios falla con la gravedad?

Isaac Newton escribió su teoría de la gravedad en 1689, y sus ecuaciones siguen usándose hoy en día para enviar a sondas espaciales a los límites exteriores del sistema solar.

Entonces ¿qué es lo que posiblemente no esté funcionando en nuestra comprensión de la gravedad?

No obstante, hay problemas con la teoría de Newton. No describe demasiado bien la órbita de Mercurio, el planeta más cercano al Sol, y tal y como Newton sabía muy bien, no dice nada en absoluto sobre qué es realmente la fuerza de la gravedad.

Hubo que esperar más de 200 años para que el genio de Albert Einstein descubriese una teoría más profunda.

La teoría general de la relatividad de Einstein describe a la fuerza que llamamos gravedad, como el resultado de los pliegues y curvas del espacio y del tiempo (o más precisamente “espaciotiempo”) causados por objetos pesados como el Sol y la Tierra.

Espaciotiempo curvado

Este es un concepto extraño, pero muchos de nosotros usamos a diario la teoría de Einstein cuando entramos en nuestros coches y activamos el sistema de navegación por satélite.

Sorprendentemente, el hecho de que la Tierra pliegue el tiempo, ha de ser tenido en cuenta, pues de otro modo nuestros sistemas de posicionamiento errarían 11 kilómetros cada día.

Los observatorios Ligo intentan descubrir ondas gravitacionales.

La teoría del espaciotiempo curvado de Einstein predecía de forma impecable la órbita de Mercurio y muchos otros fenómenos extremos del universo.

Tal vez, la prueba más compleja de la teoría de Einstein vino de los púlsares binarios: dos estrellas tan masivas como el sol, pero encogidas hasta tener el tamaño de una ciudad, que se orbitan la una a la otra miles de veces por segundo.

Einstein predijo que estas exóticas estrellas deberían retorcerse hacia dentro en espiral, la una hacia la otra, a medida que liberan energía en forma de ondas gravitatorias.

Estos cambios en la violenta danza de los púlsares binarios ya han sido observados, y suceden al ritmo predicho por Einstein, pero las ondas gravitatorias propiamente dichas siguen sin ser vistas.

Este es el objetivo de los observatorios Ligo cerca de Seattle y Nueva Orleáns.

Las ondas gravitatorias, tal y como las predijo Einstein, son uno de los fenómenos más extraños de la naturaleza.

Teoría rota

¡Son una porción de espacio tiempo que viaja, se estira y se encoge! Si existen, deberían estar atravesándote en este momento, mientras lees este artículo, acelerando y retrasando tu reloj, y estirando y encogiendo tu cabeza, afortunadamente en una cantidad menor al tamaño de una partícula subatómica.

Así pues no las sientes, pero de forma notable, los observatorios Ligo podrían ver sus efectos. La observación de ondas gravitatorias podría ser otro triunfo extraordinario para Einstein, pero ni siquiera esto satisfaría a físicos como yo.

Las leyes de Einstein deben romperse en los corazones de los agujeros negros.

Y esto es así porque sabemos que existen lugares en el universo donde Einstein debe fracasar. En el corazón de un agujero negro, soles gigantescos colapsados en un solo punto de densidad infinita, la teoría de Einstein se rompe.

E incluso de forma más importante, si retrocedemos hasta el comienzo del tiempo, el propio Big Bang, la imagen del espacio y del tiempo dada por Einstein deja de ser adecuada. Nosotros, los físicos, nos enfrentamos de este modo a un problema muy profundo.

Si queremos entender verdaderamente cómo, e incluso tal vez por qué, comenzó el universo, entonces debemos conocer qué aspecto tenían el espacio y el tiempo justo en el momento de su nacimiento.

Tal teoría, si existe, se conocería por lo que se ha dado en llamar teoría cuántica de la gravedad, una teoría que suplante a la de Einstein y funcione no solo en el mundo de los planetas, estrellas y galaxias, sino también en el mundo subatómico de los agujeros negros, y en el propio instante en que comenzó el universo.

Esta búsqueda es el “santo grial” de los físicos del siglo XXI.

Autor de la traducción: Miguel Artime

Un artículo del Dr. Brian Cox.