La revolución del tiempo y el espacio

(Un texto de Antonio López Maroto en la revista Época del 18 de abril de 2010, complementario al de ayer)

En nuestra experiencia cotidiana estamos acostumbrados a encontrarnos con dos tipos de cantidades. Unas son absolutas, es decir, tiene el mismo valor para todos los observadores y otras, sin embargo, dependen de quién las esté midiendo. Así, por ejemplo, un viaje en AVE de Madrid a Barcelona dura lo mismo para e! pasajero sentado en e! tren que para la persona que nos espera en la estación. El tiempo nos parece absoluto. Sin embargo, aunque el tren se mueva con respecto al suelo a 300 km/h, no lo hace respecto al pasajero que va sentado en su interior. Es decir, la velocidad de un objeto es relativa, depende del observador. 

En 1905, Albert Einstein, se planteó este dilema con respecto a una magnitud muy particular: ¿es la velocidad de la luz relativa o absoluta? Sorprendentemente, en contra de lo que nuestra intuición cotidiana nos enseña, Einstein propuso que la velocidad de la luz debería ser la misma para todos los observadores. Para que esto pueda ser así se necesita algo aún más sorprendente y es que el tiempo (y el espacio) sean relativos. Esto es, el ritmo de avance de un reloj debería depender de la velocidad del observador. Así, en realidad, e! trayecto en AVE no dura lo mismo para el que viaje que para el que se queda en tierra. A pesar de que estas diferencias de tiempo son minúsculas (menos de un nanosegundo en el recorrido Madrid Barcelona), se han podido medir en otras muchas situaciones y, hoy en día, la Teoría de la Relatividad Especial se comprueba rutinariamente en aceleradores de partículas como el LHC.

Con la Teoría de Relatividad Especial, nuestras ideas de espacio y tiempo absolutos e inmutables quedaron obsoletas y comenzó a hablarse de un nuevo concepto, el del continuo espacio-temporal. Sin embargo, ésta no sería la última contribución de Einstein en este campo. En 1915, planteó una posibilidad aún más revolucionaria sobre la naturaleza del espacio-tiempo y es que éste podría ser dinámico. El espacio y e! tiempo no formarían simplemente un marco estático que contiene a los objetos y en el que tienen lugar los acontecimientos, sino que la materia y la energía contenidas en él determinarían la forma del propio espacio-tiempo. Así, por ejemplo, la masa de los objetos curvaría el espacio y cambiaría el ritmo al que avanzan los relojes. Esta nueva teoría, bautizada como Teoría General de la Relatividad, también ha sido comprobada en múltiples ocasiones y, como ejemplo, el sistema de localización GPS tiene en cuenta los efectos del campo gravitatorio terrestre en la sincronización de sus relojes.

Los cuerpos muy masivos pueden llegar a generar curvaturas tan extremas que ningún objeto o señal podría escapar de sus proximidades, es lo que se conoce como agujero negro. Vanos de estos objetos han sido detectados hasta la fecha y, de hecho, se piensa que un agujero negro super-masivo se encuentra localizado en el centro de nuestra galaxia.

A pesar de los éxitos cosechados por la Teoría de Relatividad General a la escala del Sistema Solar, en los últimos  años, nuevas observaciones astrofísicas y cosmológicas han comenzado a plantear dudas sobre la validez de la teoría a distancias mucho mayores. En concreto, el llamado problema de la materia oscura galáctica y, sobre todo,  el descubrimiento en 1998 de que el universo no sólo se expande, como predice la Teoría, sino que lo hace de forma acelerada, parecen sugerir algún tipo de modificación de la Relatividad General. En concreto, la vieja idea del propio Einstein de introducir una nueva constante en la Teoría, la llamada constante cosmológica, podría dar cuenta de la expansión acelerada. Éstas son cuestiones todavía por resolver. Seguramente el futuro aún nos depara muchas sorpresas.