album-art

Teoría de la relatividad de Einstein: el eclipse hace 100 años que confirmó “el pensamiento más feliz” del célebre científico alemán

“La población estacionó en las plazas públicas, impresionada por el sorprendente espectáculo que le ofrecía la naturaleza. Parecía que la aurora iba a romper y, en aquella oscuridad, los gallos cantaban y los pollitos buscaban abrigo.”
Así describía un periódico brasileño en 1919 el momento en que la población de Sobral, una ciudad en el interior de Brasil, presenció un eclipse total del Sol. Pero no era un eclipse cualquiera.
Este fenómeno permitió a un grupo de científicos comprobar por primera vez la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein y consolidar una de las mayores revoluciones de la historia de la ciencia.


¿Qué hay dentro de un agujero negro? (y qué lección nos deja para la vida)

Meses después de que acabara la Primera Guerra Mundial, la hazaña catapultó al joven físico alemán, hasta el momento desconocido, a la fama mundial y lo convirtió en una de las figuras más relevantes de la Historia.
“Algunos científicos consideran que el anuncio de los resultados del experimento hecho en este eclipse fue uno de los mayores momentos de la ciencia”, dijo a BBC Mundo el físico Luis Carlos Bassalo Crispino, de la Universidad Federal de Pará (UFPA), autor de artículos sobre el episodio.


Fin de las recomendaciones.


El impacto fue tan grande que, en los años siguientes, la teoría de Einstein permitiría la formulación de la teoría del Big Bang, un modelo para explicar cómo empezó el universo. Además, se creó una rama especial de la astrofísica – la cosmología física – solo para estudiar ese tema.
La relatividad general demostró que era posible la existencia de agujeros negros y, años más tarde, la creación del GPS. Pero todo empezó con una idea no convencional.

Una revolución incomparable

En el siglo XIX, la física avanzaba a pasos agigantados, con descubrimientos sobre la electricidad, la energía cinética, la termodinámica y la concepción de la luz como una onda electromagnética.
Fue a partir de estas ideas que Albert Einstein empezó a pensar sobre el comportamiento de la luz y su velocidad, usando una serie de “experimentos mentales”, es decir, problemas cuyo resultado sólo preveía en su imaginación.
En 1905, Einstein afirmó que las medidas de espacio y tiempo podrían cambiar cuanto más rápido un cuerpo se moviera en relación a otro. Hasta entonces, toda la física se amparaba en la idea de que el tiempo y el espacio son absolutos.
Es por eso que la teoría de la relatividad especial, como se hizo conocida, causó espanto e interés en la comunidad científica. Sin embargo, era una teoría limitada.

La confesión de Einstein que revelan los nuevos manuscritos del físico publicados

En los 10 años siguientes, mientras la rivalidad entre potencias europeas como Alemania y Reino Unido caminaba hacia la Primera Guerra Mundial, el joven alemán daría un paso más allá: cuestionar la ley de la gravitación universal del inglés Isaac Newton. Su teoría de la relatividad general confrontaba uno de los fundamentos de la física clásica.
En esta teoría, publicada en 1915, Einstein afirma que el espacio y el tiempo, interconectados, forman una especie de tejido que conforma todo a nuestro alrededor y que puede doblarse.
Estas curvaturas explican la gravedad, el movimiento de los planetas y las estrellas en el espacio, la existencia de los agujeros negros y la formación de todo el universo.
“Filosóficamente, la relatividad general fue casi tan importante como la idea de Copérnico de que el Sol, y no la Tierra, estaba en el centro del universo. Esa teoría revolucionó la manera en que los científicos pensaban en el funcionamiento del mundo a su alrededor.”, dijo a BBC Mundo Teresa Wilson, física del Observatorio Naval de Estados Unidos.
Además, que un alemán en ese momento tuviera una idea que proponía cambiar algo tan fundamental en la ciencia causó polémica. Algunos físicos no creían a Einstein, otros no le hicieron caso.
“A causa de la guerra, científicos alemanes y austríacos eran ignorados y excluidos de órganos internacionales. Había mucho rencor. No eran invitados a conferencias, por ejemplo”, explicó a la BBC Mundo el astrofísico e historiador Daniel Kennefick, autor del libro “No Shadow of a Doubt”, sobre el eclipse de 1919. Pero estaban también los científicos que se consideraban “internacionalistas”, que creían que la ciencia debería reunir los esfuerzos de personas de cualquier nacionalidad. Entre ellos, estaba el propio Einstein, que había renunciado a su ciudadanía alemana por estar en contra del militarismo alemán, y adoptado la ciudadanía suiza.

Pero, para vencer la resistencia de la comunidad científica a la teoría de Einstein, sería necesario confirmar sus predicciones. Eso solo ocurriría cuatro años más tarde, cuando finalizó la Primera Guerra Mundial y científicos ingleses pudieron observar un eclipse total en una ciudad en el interior de Brasil.

¿Por qué era necesario un eclipse?

Según la relatividad general, la fuerza de gravedad es un efecto causado por la curvatura del espacio-tiempo.
Un cuerpo inmenso como el Sol, por ejemplo, distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor, y hace que otros objetos menores tengan que seguir esa distorsión.
Incluso la luz de las estrellas, en su camino hacia la Tierra, tiene su trayectoria alterada cuando pasa cerca del Sol.

Por eso, si las estrellas pudieran ser vistas durante el día, estas parecerían un poco más alejadas del Sol de lo que realmente están.
Ahora era una cuestión de astronomía y matemáticas. Los cálculos de Einstein preveían un desvío de la luz dos veces mayor que el que se preveía de acuerdo con la teoría de Newton.
Para probar la teoría, sería necesario fotografiar estrellas cerca del Sol y luego tomarlas en el mismo lugar por la noche. Después, medir su posición en el cielo en cada momento.
El escenario ideal para eso es un eclipse total, el momento en que la sombra de la Luna alcanza la Tierra y esconde el Sol. La oscuridad permite a los astrónomos observar las estrellas, los planetas y la atmósfera solar más fácilmente.
“Para comprobar que el campo gravitacional del Sol desvía la luz de una estrella, esta necesita estar cerca del Sol. De lo contrario tú no puedes percibir el efecto. Pero el Sol es tan brillante que normalmente no se ven estrellas durante el día. Por eso es necesario hacer el experimento durante un eclipse total”, explica Daniel Kennefick.



La búsqueda del eclipse perfecto


En 1917, los astrónomos ingleses Frank Watson Dyson, director del Observatorio Real de Greenwich, el más importante de Inglaterra, y Arthur Stanley Eddington, un famoso astrofísico, querían confirmar la teoría de Einstein por motivos distintos.
Los astrónomos británicos Frank Watson Dyson y Arthur Stanley Eddington decidieron aprovechar el eclipse de 1919 para poner la teoría de Einstein a prueba.
“Frank Dyson, como muchos astrónomos, era escéptico con la relatividad general. Y en ese momento, los alemanes eran percibidos como el enemigo. Dyson, movido por un sentimiento patriótico, creía que la teoría de Isaac Newton debía ser tratada con más respeto que la de un joven de Alemania”, dijo a la BBC Mundo el astrónomo Tom Kerss, del Real Observatorio de Greenwich.
Eddington, por su parte, era un entusiasta de las teorías de Einstein y un internacionalista. Él creía en el ideal de juntar las mejores mentes de todas las nacionalidades en la búsqueda de la verdad científica.
Según Daniel Kennefick, el entusiasmo de Eddington ayudó a convencer a Dyson de la importancia de organizar una expedición para poner los cálculos de Einstein a prueba.
“Dyson ya había observado muchos eclipses y sabía que ese experimento era importante y posible. Era un momento en que los instrumentos ya habían evolucionado lo suficiente para medir con confianza los resultados que Einstein preveía”, dice Tom Kerss.
Los cálculos científicos mostraron que en 1919 un eclipse sería visible en Sudamérica y en África. Y, en ese momento, el Sol estaría cerca de un grupo de estrellas especialmente brillantes, las Híades.
Parecía la oportunidad perfecta para la ciencia y para los dos astrónomos ingleses. El primer paso era elegir el lugar donde los científicos iban a observar el fenómeno.
“Durante un eclipse solar, la sombra de la Luna viaja por la Tierra desde el oeste hacia el este. Entonces ellos dibujaban su trayectoria precisamente en un mapa y comenzaban a investigar”, cuenta Daniel Kennefick.

Los matemáticos que ayudaron a Einstein y sin los cuales la teoría de la relatividad no funcionaría


En ese caso, la zona de totalidad del eclipse, es decir, el trecho en que sería posible ver el Sol completamente cubierto, cruzaría Sudamérica, comenzando en Bolivia, pasando por el Océano Atlántico y terminaría en el continente africano, en Tanzania.
“En Bolivia y el Este de África no funcionaría, porque el Sol estaría aún naciendo o ya empezando a ponerse, y eso causaría distorsiones atmosféricas que perjudicarían la medición. La mayor parte del trayecto también sería en áreas de bosque tropical de un lado u otro. En el océano Atlántico tampoco era bueno, porque un barco no tendría suficiente estabilidad para los instrumentos”, explica el historiador.
La decisión de ir a Brasil se tomó después de que Dyson recibió una carta del ingeniero Henri Charles Morize, director del Observatorio Nacional en Río de Janeiro y uno de los fundadores de la Academia Brasileña de Ciencias (ABC), en la que advertía que Sobral, en el noreste de Brasil, sería el mejor lugar para ver el eclipse.
Pero Dyson y Eddington decidieron que un solo punto de observación no sería suficiente. Era común que los resultados de expediciones como esa fueran perjudicados por malas condiciones meteorológicas, que a menudo impedían la visualización de los eclipses y hacían imposible tomar fotografías.
A consecuencia de la Primera Guerra Mundial, era casi imposible conseguir transporte y personal para las expediciones científicas.
“A pesar del riesgo, ellos estaban decididos a aprovechar esta oportunidad, porque sabían que el eclipse de 1919, con estrellas tan brillantes, sería especial”, dice Daniel Kennefick.
Así Dyson y Eddington decidieron mandar dos equipos de astrónomos a lugares distintos: a Sobral, en Brasil, y a la Isla de Príncipe, parte del archipiélago de Santo Tomé y Príncipe, en la costa de África occidental.


¿Cómo hacerlo posible durante la Primera Guerra Mundial?

Los científicos tuvieron que encontrar maneras de solucionar otro problema: Europa todavía estaba en guerra y eso dificultaba enormemente cualquier expedición científica.
A pesar que Dyson utilizó su influencia para conseguir financiamiento y persuadir al gobierno británico de que su colega Eddington no fuera al frente, era muy difícil encontrar astrónomos experimentados y buques para llevarles a Sobral y a Príncipe.
Einstein tenía razón: la teoría de la relatividad general fue comprobada a escala galáctica “con exquisita precisión”
“Eddington quiso ir a Príncipe, pero necesitó llevar con él un relojero del interior de Inglaterra, porque todos sus asistentes habían muerto en la guerra”, cuenta Kennefick.
Dyson tuvo que quedarse en Inglaterra y, tras muchas dificultades, encontró dos candidatos para mandar a Sobral. Los afortunados serían Charles Davidson, un calculista sin formación académica pero con mucha experiencia en telescopios, y el astrónomo irlandés Andrew Crommelin, quien operaría el segundo telescopio llevado por seguridad.
Después de muchos cambios de planes, el calculista Charles Davidson y el astrónomo irlandés Andrew Crommelin fueron los elegidos para ir a Brasil.
“Otro problema de la guerra era que los británicos tenían pocos instrumentos disponibles. Entonces tuvieron que pedir el segundo telescopio prestado a los irlandeses”, dijo a BBC Mundo el astrofísico Tom Ray, del Instituto de Estudios Avanzados de Dublín, que encontró y restauró el equipo original que fue a Sobral.
El telescopio irlandés, a pesar de ser más pequeño y más viejo, fue el artífice de los resultados que hicieron historia.
En noviembre de 1918 el Armisticio de Compiègne anunció el fin de la Primera Guerra Mundial y abrió el camino para la expedición.
Eddington fue a Príncipe con su asistente y Davidson y Crommelin salieron de Liverpool, en Inglaterra, a Belém, al norte de Brasil, a bordo del “Anselm”, el primer buque inglés que tras años de guerra reanudaba la ruta que cruzaba el océano Atlántico.

Texto extraído de BBC Mundo

Login

Welcome! Login in to your account

Remember me Lost your password?

Lost Password