Luz y Graveadad

La relatividad general (RG) es una teoría de la gravitación que fue desarrollada por Albert Einstein entre 1907 y 1915. De acuerdo a la relatividad general, la atracción gravitacional observada entre masas se debe a una curvatura del espacio-tiempo y por tanto un reflejo de la geometría del mismo y no a fuerzas a distancia.
En 1905 Einstein publicó su teoría de la relatividad especial, queconciliaba las leyes de Newton con el electromagnetismo (la interacción entre partículas con carga eléctrica). La relatividad especial estableció un nuevo modelo de trabajo para todos los físicos, al introducir conceptos radicalmente nuevos sobre el espacio y el tiempo. El problema es que algunas de las teorías aceptadas hasta ese momento resultaron inconsistentes con este nuevo modelo (un ejemploclave es la ley de la gravedad de Newton, que describe la atracción mutua que experimentan los cuerpos debido a su masa). El intento de superar dichas limitaciones llevaron a Einsten a construir la teoría de la relatividad más general.
Muchos físicos, incluso el mismo Einstein, intentaron encontrar una teoría que conciliara la ley de la gravedad de Newton con la relatividad especial. Tras variosintentos preliminares Einstein publicó en 1915 su teoría general de la relatividad. Para entender las ideas básicas de esta teoría es muy instructivo seguir los razonamientos de Einstein entre los años 1907 y 1915, desde el experimento mental de un observador en caída libre hasta su teoría completamente geométrica de la gravedad.1
Gravedad y aceleración[editar]
Así como puede lograrse que la mayoríade los efectos de la gravedad desaparezcan haciendo observaciones en caída libre, también se pueden producir observando los objetos en un marco de referencia acelerado. Por ejemplo, un observador encerrado en una habitación no puede saber cuál de estas dos afirmaciones es la correcta:


Una pelota cae al suelo en un cohete acelerando (izquierda) y en la Tierra (derecha).
Los objetos caen alsuelo porque la habitación está en la Tierra, y por lo tanto están siendo atraídos por la acción de la gravedad.
Los objetos caen al suelo porque la habitación está dentro de un cohete espacial que viaja con una aceleración de 9,81 m/s2. Los objetos caen al suelo por la misma fuerza inercial que empuja al conductor de un automóvil acelerando hacia el asiento su vehículo.
A la inversa, cualquierefecto observado en un marco de referencia acelerado debería observarse en un campo gravitacional con la fuerza correspondiente. Este principio permitió a Einstein predecir varios efectos nuevos de la gravedad en 1907, tal y como se explica en la siguiente sección.
Un observador en un marco de referencia acelerado debe introducir fuerzas ficticias para explicar la aceleración experimentada por símismo y los objetos a su alrededor. Por ejemplo, la fuerza que empuja a un conductor de un auto acelerando hacia su asiento, como ya se ha mencionado. La clave del razonamiento de Einstein fue que el empuje constante y familiar del campo gravitacional de la Tierra es fundamentalmente lo mismo que estas fuerzas ficticias.2 Dado que las fuerzas ficticias siempre son proporcionales a la masa delobjeto sobre el que actúan, un objeto en un campo gravitacional debería sentir una fuerza gravitacional proporcional a su masa, tal como lo expresa la ley de la gravedad de Newton.

Consecuencias físicas[editar]
En 1907 Einstein todavía estaba a ocho años de completar su teoría de la relatividad general. Sin embargo, basándose en su punto inicial para el desarrollo de su nueva teoría, el principiode equivalencia, fue capaz de hacer varias predicciones originales, las cuales podían someterse a experimentos.3


Corrimiento al rojo de una onda de luz al moverse en contra de un campo gravitacional (generado por la estrella amarilla que está debajo).
El primer efecto nuevo es el corrimiento al rojo de la luz a causa de la gravedad. Consideremos dos observadores a bordo de una nave...