La Realidad.

Gravedad

Bienvenido lector, en esta ocasión explicó un tema algo especial...

La gravedad es el fenómeno natural mediante el cual todos los cuerpos se atraen unos a otros.  La que experimenta todo objeto con masa, como una piedra y la Tierra, o un planeta y el sol. Ya desde el año 499 el astrónomo hindú Aryabhata la identificó como la fuerza responsable de que las cosas no salgan volando aunque el mundo esté girando, pero realmente...

¿La gravedad es una fuerza?

Isaac Newton pensaba que sí. Y la describió con gran precisión en sus ecuaciones:

Newton decía que su fuerza es directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

O sea, que mientras más masa tenga un cuerpo, mayor es su fuerza de atracción y mientras más lejos esté, la atracción será más débil. Las ecuaciones de Newton describieron con gran precisión tanto la trayectoria de una bala lanzada por un cañón como la órbita de Júpiter alrededor del Sol. ¡Hasta aquí, maravilloso!

Pero tenía que llegar Albert Einstein...

Einstein decía ¡Es que hay anomalías que la teoría de Newton no explica! Como la precesión en la órbita de mercurio, por ejemplo. Humm... además ¿cómo es que un cuerpo como el Sol puede actuar de manera instantánea sobre planetas que están a millones de kilómetros, y a través del vacío?

Lo que provocó un gran revuelo en su época y albert procedió a explicar su teoría de la gravedad.
La teoría de Einstein explica más a fondo y con más precisión el fenómeno que llamamos "gravedad". Trataré de ilustrar sus aspectos fundamentales, pero te advierto que implica deshacernos de algunas ideas que pueden estar muy arraigadas en la mente, porque se basan en lo que percibimos con nuestros sentidos y nos parecen evidentes, aunque no sean correctas. Ha Einstein le tomó como diez años entender y desarrollar esta teoría.

Primero, un experimento mental. Imagina que estás en una caja sin puertas ni ventanas ¿Cómo puedes distinguir si estás en la Tierra o en el espacio? ¡Ah, por la gravedad, dices! Si sientes una fuerza hacia abajo y las cosas se caen, estás en la Tierra ¿Estás seguro? Pues la verdad es que, si estás en el espacio y la caja acelera 9.8 metros por segundo al cuadrado, tú y los objetos contigo se comportarían exactamente como en la Tierra. ¿te das cuenta?

En cambio, si la caja no acelera, todo parecería "flotar"... exactamente igual que si estuvieras en la Tierra y la caja estuviera en caída libre. Esta imposibilidad para distinguir la gravedad de los efectos de la aceleración se llama "principio de equivalencia" y es esencial para entender que ¡la gravedad no existe! O más bien, que NO es una fuerza, del mismo modo que, cuando aceleras en un auto y sientes que te presionas contra el asiento, no decimos que hay una fuerza "jalándote" hacia atrás, sino más bien que ese efecto es resultado de la inercia.

Entonces, si la gravedad no es una "fuerza" ¿qué es? Pues según la teoría de la relatividad es un resultado de la  curvatura del espacio-tiempo. No un tipo de energía, sino un efecto geométrico. Y esto requiere otra explicación.

Imagina un vehículo que avanza por un camino sobre una superficie sin cambiar de dirección. Si no puede cambiar de dirección, entonces podemos afirmar que avanza en línea recta ¿Estamos de acuerdo? Pero ¿qué tal si el camino que sigue está dibujado sobre una pelota?  Para el carrito, que sólo ve dos dimensiones, la línea sigue siendo recta, pero está curvada en una tercera dimensión. Una línea con estas características se llama "geodésica". Recuerda ese nombre porque va a ser relevante más adelante.

Ahora hablemos del espacio-tiempo. Como sabes, nuestro universo se puede medir en tres maneras que conforman la dimensión de volumen y Einstein introdujo el tiempo como otra dimensión, pero para este ejemplo vamos a usar una sola dimensión espacial (la representaremos con el "eje ye") y la dimensión temporal (el "eje te"). El plano que resulta de su combinación es el espacio-tiempo.

En este universo, si dejamos una pelota ahí solamente sin moverse en el espacio, sólo en el tiempo, la línea en nuestra gráfica sería completamente horizontal. Si esta pelota en lugar de dejarla quieta la arrojamos y se mueve a una velocidad constante, la línea resultante en la gráfica sería diagonal.

La idea de Einstein es que la masa distorsiona el espacio-tiempo. A mayor masa, más distorsión. Al incorporar la gravedad, las líneas siguen siendo rectas, pero el espacio-tiempo está curvado. Entonces, desde nuestra perspectiva, son las trayectorias las que parecen curvadas. La pelota que no se movía, en presencia de la gravedad parece caer. La pelota con velocidad uniforme sube, desacelera y luego baja. Siguen trayectorias geodésicas, como la del carrito, pero la curvatura no es en una tercera, sino en una cuarta dimensión. Sus movimientos son rectos, pero incrustados en un espacio-tiempo curvo. Por increíble que parezca, las elipses que siguen los planetas alrededor del sol también son geodésicas: son rectas en tres dimensiones pero están curvadas en una cuarta dimensión.

Esto es muy difícil de imaginar o de representar con dibujos, pero perfectamente factible de ser calculado matemáticamente. Y además plenamente demostrado: aunque un rayo de luz no tiene masa y por lo tanto, según Newton, no tendría porqué ser afectado por una "fuerza" de gravedad, se dobla al pasar junto a un objeto masivo. Como la gravedad distorsiona tanto el espacio como el tiempo ¡Un reloj corre más lento en la Tierra que en el espacio! ¡Curiosamente!

Entonces según las leyes de Newton si es una fuerza, pero cómo descubrió Einstein en su teoría de la relatividad general; ese "tirón" que sentimos hacia la tierra es producto de la inercia que se da a causa de una aceleración constante a partir de la deformación espacio-tiempo que causa la misma tierra...

Por tanto la gravedad en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos situados en las proximidades de un planeta, experimentamos una aceleración dirigida hacia la zona central de dicho planeta —si no estamos sometidos al efecto de otras fuerzas. En la superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es 9,81 m/s2, aproximadamente.

La gravedad es un tema muy complicado al parecer va más haya de la comprensión humana, una vez que se sepa con exactitud que es y como funciona... la humanidad tendrá un salto evolutivo muy grande.