Entonces, los científicos han descubierto ondas gravitacionales, ondas del espacio-tiempo. Albert Einstein sugirió su existencia hace 100 años, y la observación directa proporcionó la prueba final de la obra maestra del gran científico: la relatividad general. Los científicos de Caltech y MIT han descubierto una onda gravitacional generada por dos agujeros negros en colisión.
Einstein no siempre fue considerado un genio. Cuando expresó por primera vez sus pensamientos cuestionables sobre la relatividad, algunos científicos organizaron protestas. Otros simplemente vilipendiaron a Einstein en la prensa, culpándolo tanto de ideas peligrosas como de origen judío.
Pero el trabajo del científico cambió la física desde sus mismos cimientos. El universo de Einstein juega de forma rápida y natural con los conceptos de posición y velocidad, excepto por la luz, que siempre atraviesa el vacío a 300 millones de metros por segundo. El espacio y el tiempo se mezclan en una melaza de cuatro dimensiones llamada espacio-tiempo, que puede estirar y doblar materia, materia, masa. Y la materia en movimiento sigue las curvas del espacio-tiempo, una geometría oculta que percibimos como gravedad.
Suena a pura tontería.
norte
Pero durante los últimos 100 años, los experimentos han demostrado una y otra vez: Einstein tiene razón. Su teoría ha sido probada demasiadas veces para enumerar todas estas ocasiones aquí, pero incluso los casos más llamativos son impresionantes.
La luz es tanto una onda como una partícula
Video promocional:
El nombre de Einstein se asocia con mayor frecuencia con la relatividad, pero ganó el Premio Nobel por su trabajo sobre la luz. La física clásica postuló que la luz es una onda, pero esta teoría no podía explicar cómo y por qué los metales emiten electrones cuando se iluminan; este fenómeno se llama efecto fotoeléctrico.
Einstein explicó este extraño comportamiento sugiriendo que la luz en realidad está formada por paquetes de ondas discretas (fotones) con energías asociadas con su frecuencia. Este descubrimiento condujo al surgimiento de la física cuántica, en la que todos los átomos se comportan de una manera extraña en forma de onda, y Einstein ayudó a que este descubrimiento sucediera.
El espacio-tiempo puede doblarse
La primera gran victoria de Einstein en la relatividad general se produjo cuando explicó el misterioso bamboleo de la órbita de Mercurio. En 1859, el brillante astrónomo francés Urbain Le Verrier atribuyó este efecto a un planeta nunca antes visto llamado Vulcano que, según dicen, atrae a Mercurio. Pero años de búsqueda no condujeron a nada, nadie encontró ningún Vulcano.
Para gran deleite de Einstein, su nueva teoría de la relatividad puso a Vulcan en pie, mostrando que la masa del Sol se dobla cerca del espacio-tiempo, como una bola de boliche dobla una superficie elástica pero suave. Dado que Mercurio está tan cerca del Sol, su órbita tambaleante es el camino más cercano a través del espacio-tiempo curvado por la masa del Sol. No hay ni había otro planeta: se trata de la geometría del universo, que Newton no sospechaba.
norte
El espacio-tiempo puede ser una "lente"
Einstein tenía razón nuevamente en mayo de 1919 durante un eclipse solar total. Según la teoría de la relatividad, el espacio-tiempo, curvado por la masa del sol, doblará la luz de las estrellas entrantes como una lente.
El astrónomo británico Arthur Eddington tomó fotografías grandes del eclipse y descubrió que el Sol había extendido el cúmulo estelar de las Híades, doblando la luz de las estrellas individuales en aproximadamente una dos milésima parte de un grado, como lo predijo Einstein, quien duplicó la curvatura predicha por la física newtoniana.
Incluso Einstein no esperaba cuán útil sería este fenómeno para los astrónomos: utilizando las propias galaxias como lentes gigantes, los astrónomos pueden mirar hacia el pasado, en los primeros años del universo. Y cuando los astrónomos ven que la lente es causada por algunas masas invisibles, les permite mapear vastas áreas de materia oscura.
La rotación de masas tuerce el espacio-tiempo
La materia no solo deforma el espacio-tiempo, como la bola de boliche, sino que las masas giratorias como la Tierra atraen fácilmente el espacio a su alrededor, como una cuchara en melaza. Esto afecta las órbitas de los satélites más cercanos: el efecto extraño de arrastrar marcos de referencia inerciales, el efecto Lense-Thirring.
Predecido en 1918 por la relatividad general, el efecto Lense-Thirring se confirmó en 2004 cuando los científicos descubrieron que la rotación de la Tierra desplazaba fácilmente las órbitas de dos satélites. En 2011, la sonda Gravity Probe B de la NASA confirmó el hallazgo y refinó los números.
La gravedad ralentiza el tiempo
Las ecuaciones de Einstein también confieren a la materia la capacidad de acelerar o ralentizar el tiempo y cambiar el color de la luz.
Podemos ver esta extraña predicción correcta incluso desde la Tierra: la luz de estrellas distantes adquiere frecuencias más altas, o se ve más azul, de lo que vería un observador en el espacio profundo. Y cuanto más te alejas del pozo gravitacional de la Tierra, menor y menor es la frecuencia que recibe la luz emitida desde la Tierra, obedeciendo al efecto del corrimiento al rojo gravitacional.
Después de todo, incluso su teléfono inteligente no puede ignorar la teoría de la relatividad: sin correcciones relativistas, los relojes de los satélites GPS marcarían 38 microsegundos más rápido cada día que en la superficie de la Tierra, destruyendo la precisión del sistema después de dos minutos y agregando 10 kilómetros de errores diarios.
