Principal Biografía Teoría de la relatividad general de Albert Einstein

Teoría de la relatividad general de Albert Einstein

Albert Einstein

Teoría general de la relatividad

Aunque Einstein había cambiado el rostro de la física moderna con el lanzamiento de su artículo de 1905 sobre la relatividad especial, no estaba satisfecho con la teoría. Quería construir una teoría más general que incluyera y explicara la gravedad.

Fotografía de Albert Einstein

Albert Einstein en 1921
Fuente: Fotografía del Premio Nobel de Física.
El hombre que cae

Uno de los primeros experimentos mentales de Einstein sobre el tema involucró a un hombre que caía. Se dio cuenta de que una persona que cayera en caída libre no sentiría su propio peso. Si la persona estuviera en una cámara cerrada mientras caía, tendría la misma experiencia que alguien flotando ingrávido en el espacio exterior (al menos hasta que golpee el suelo). Lo que esto significaba para Einstein era que la gravitación no existía para el observador.

El principio de equivalencia

Einstein utilizó su experimento mental del 'hombre que cae' para desarrollar el principio de equivalencia. Este principio decía que los efectos de la gravedad y los efectos de la aceleración eran ambos producidos por la misma estructura. Publicó sus ideas al final de un artículo de 1907 publicado por elAnuario de radiactividad y electrónica. Aunque tomaría varios años más, el concepto del principio de equivalencia serviría como un paso importante en el camino hacia la relatividad general.

Predicciones tempranas

Además de llegar al principio de equivalencia, Einstein usó esta idea para hacer algunas predicciones importantes del mundo real. Primero, demostró que los relojes funcionarían más lentamente cuanto más intenso fuera el campo gravitacional. En otras palabras, los relojes de Júpiter funcionarían más lentamente que los de la Tierra. Esto ahora se conoce como dilatación del tiempo gravitacional. Einstein también predijo que la gravedad haría que la luz se curvara, una predicción que podría probarse mediante experimentos.

Dibujo de Einstein

Esta imagen muestra uno de los experimentos mentales de Einstein
donde compara una bola que cae al suelo en un cohete acelerado
(izquierda) y uno en la Tierra (derecha).
El efecto es idéntico en ambas situaciones.

Fuente: Markus Poessel (Mapos), CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4381205

Estrategias

Durante los próximos años, Einstein buscaría una solución a la relatividad general utilizando dos estrategias diferentes: una estrategia matemática y una estrategia física. Sus primeros intentos en 1912 en la solución matemática se pueden ver en un cuaderno llamadoCuaderno de Zurich. Sin embargo, Einstein abandonó la estrategia matemática después de un año sintiendo que sus ecuaciones finales no reunían las condiciones necesarias. Luego dedicó su esfuerzo por completo a la estrategia física y publicó un artículo que se conoció como eldiseñosobre el tema.

El éxito y la teoría general de la relatividad

Einstein estaba solo algo satisfecho con ladiseñopapel y, en 1915, se había dado cuenta de que eldiseñola teoría era defectuosa. Siempre persistente, Einstein volvió a una estrategia matemática. A fines de 1915, Einstein había comenzado a formar ecuaciones que explicarían su idea de la relatividad general. Su primer gran éxito se produjo cuando calculó con éxito los resultados correctos para el cambio en la órbita de Mercurio. Este evento ha sido descrito como uno de los días más emotivos en la vida de Einstein. Fue el resultado de años de arduo trabajo. Luego refinó sus ecuaciones y las presentó en una conferencia en la Academia Prusiana llamada 'Las ecuaciones de campo de la gravitación. Einstein consideraría su teoría de la relatividad general como el logro culminante de su carrera.

Las nuevas ecuaciones de Einstein no eran tan simples como su anterior E = mc², pero eran igual de profundos. La más famosa de las ecuaciones de campo de Einstein se ve así:

Eclipse solar y verificación experimental

La teoría de Einstein no fue ampliamente aceptada ni utilizada por el mundo científico al principio. En 1919, su teoría se confirmó cuando predijo correctamente la desviación de la luz de las estrellas por el sol durante un eclipse solar. La confirmación de su teoría le dio a Einstein fama mundial. Un periódico británico proclamó 'Revolución en la ciencia - Nueva teoría del universo - Ideas newtonianas derrocadas'. Aunque este experimento atrajo una atención y una aceptación significativas a la teoría, la teoría no fue ampliamente utilizada por los físicos hasta las décadas de 1960 y 1970.

Una imagen del eclipse de 1919
Autor: F. W. Dyson, A. S. Eddington y C. Davidson

Datos interesantes

Al hablar de su éxito en la búsqueda de una solución a la relatividad general, Einstein dijo: 'Mis sueños más audaces ahora se han hecho realidad'.

Einstein trabajó con el matemático David Hilbert en la teoría de la relatividad general, incluida la asistencia a las conferencias de Hilbert y el intercambio de ideas en cartas.

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