Relatividad general

    Enunciada por Albert Einstein en 1915, la teoría de la relatividad general constituye una ampliación de su teoría de la relatividad restringida y una reinterpretación del fenómeno de la gravedad. En la hipótesis de la relatividad restringida o especial, expuesta por el propio Einstein diez años antes, se afirmaba que un fenómeno es el mismo para dos observadores situados en sistemas inerciales, es decir, en reposo o animados de un movimiento rectilíneo y uniforme.

    Sin embargo, el científico de origen alemán era consciente de que uno de los pilares de la relatividad especial, la constancia e insuperabilidad de la velocidad de la luz, era inconsistente con las leyes de Newton sobre la gravitación. Éstas presuponían que los cuerpos ejercen mutuamente una atracción gravitatoria que es siempre atractiva, proporcional a sus masas e instantánea. Ahora bien, si la velocidad de la luz impone un límite a la acción entre las partículas, ¿cómo podrían ser las fuerzas gravitatorias instantáneas?

    Para resolver esta inconsistencia, Einstein planteó una formulación totalmente nueva del fenómeno de la gravedad. Para ello partió de la consideración de la física clásica de que existen dos clases de masas, la pesante o gravitatoria de un cuerpo, determinable con una balanza, y la inerte o inercial del mismo, que opone una resistencia a cambiar de velocidad. Ambas clases de masas, aunque surgidas de conceptos distintos, tienen según la física clásica un mismo valor.

    Para explicar la coincidencia entre las dos masas, Einstein introdujo el llamado principio de equivalencia, que afirma que es imposible distinguir entre un sistema uniformemente acelerado y uno sometido a la acción de la gravedad si el primero cuenta con una aceleración de igual valor a la que impone la fuerza de gravedad sobre el cuerpo en cuestión.

    Con ayuda de un marco matemático conocido como geometría de Riemann, Einstein dio un salto conceptual al relacionar el carácter de estas fuerzas de aceleración (gravedad o sistema uniformemente acelerado) con una particular estructura del espacio y el tiempo. Se apoyó en trabajos previos para asegurar que el sistema espacio-temporal (con tres dimensiones de espacio y una de tiempo) se comporta como un ente elástico que es deformable por la presencia en su seno de masas gravitatorias. Es decir, la gravedad no es una acción a distancia entre las masas, y mucho menos instantánea, sino una deformación del espacio-tiempo que modifica las líneas de desplazamiento de los cuerpos que se mueven en su interior.

    Según la relatividad general, por tanto, la materia y la energía actúan sobre la estructura misma del espacio-tiempo, que alteran por su sola presencia. La magnitud de esta alteración del sustrato espacio-temporal influye en el movimiento de los restantes cuerpos materiales o partículas de energía que fluyan en su seno.

    La hipótesis einsteniana suponía una revolución intelectual y realizaba diversas predicciones acerca del comportamiento de la materia-energía. Una de ellas era la postulación de que la radiación electromagnética (y, por tanto, la luz visible) debe curvarse por la presencia en el espacio por el que transita de cuerpos materiales de gran masa. La constatación experimental de este efecto (llamado “lente gravitatoria”) en el estudio de los eclipses supuso uno de los primeros refrendos de la teoría. Actualmente, la relatividad general se ha visto convalidada por las observaciones astrofísicas y otros experimentos científicos.