Esto no se puede leer en ayunas

La mayoría de nosotros en algún momento hemos escuchado hablar de la Teoría de la Relatividad, y quedamos relativamente perdidos. No recomendamos leer esto en ayunas porque vamos a mencionar algunos términos que pudieran ser aburridos en un momento, pero hay que mencionarlos. Al final prometemos que por lo menos vas a entender qué es. De hecho, es probable que la uses sin darte cuenta en este fin de semana filosófico en el que la gente anda cobrada.

Primero fue el huevo

La primera Teoría de la Relatividad o Teoría de la Relatividad Especial nació en 1905 cuando a Albert Einstein le dio por resolver un lío que había entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.

Por un lado, la mecánica newtoniana explica cómo se mueven los objetos, en lo que Newton llamaba «tiempo absoluto», explicando que todas las partículas siguen trayectorias bien definidas y que por ende se puede saber su estado exacto infinitamente, porque si el tiempo es universal y se puede sacar el cálculo exacto de la trayectoria de una partícula, uno sabe exactamente para dónde va y cuándo —como las madres sobreprotectoras—. El único detallito es que la mecánica newtoniana solamente funciona para objetos que viajan a velocidades más lentas que la velocidad de la luz; si aceleró un chin más, ya no aplica.

Y después la gallina

En el otro lado de la balanza, a finales del siglo XIX, se completaron las leyes del electromagnetismo. Por mucho tiempo, los científicos le dieron mente a cómo funcionaban los fenómenos magnéticos y eléctricos. Al final, el físico James Maxwell terminó unificándolos con un conjunto de ecuaciones que creó el fenómeno electromagnético (ya casi llegamos).

Lo bueno del electromagnetismo es que es open mind y no discrimina. Aplica para todo el mundo independientemente de la velocidad en que se desplacen. Explica cómo se desplazan los objetos —lo mismo que hace la mecánica de Maxwell— pero desde el movimiento de los campos eléctricos y magnéticos que los componen y la interacción de las cargas eléctricas en ellos.

¿Dónde está el maco?

Pareciera que el electromagnetismo resuelve todos los problemas, pero no. Ambas —la mecánica newtoniana y el electromagnetismo— funcionan para describir aspectos diferentes de los objetos o cuerpos. La mecánica newtoniana sirve para describir las fuerzas del movimiento —masa, aceleración, velocidad…— y el electromagnetismo describe el movimiento a partir de la interacción entre cargas eléctricas y los intercambios de energía entre los cuerpos.

Entonces, por ejemplo, una rotación, o una vueltica leve —que en el mundo de la física es algo básico y sencillo—, según la teoría newtoniana, tendría un movimiento uniforme, y según el electromagnetismo todo depende de la fricción energética.

Lo bueno es que todo es relativo

Primero apareció el físico Hendrik Lorentz, quien cuando vio el lío armado comenzó a desarrollar unas relaciones matemáticas para desaparecer el hoyo entre ambas ideas y terminó creando lo que ahora se conoce como Transformaciones de Lorentz. Con ellas, pudo explicar cómo se relacionan las diferentes medidas, vistas desde dos puntos de vista diferentes, o desde dos observadores distintos.

Entonces llegaron los patrones

Con esa zapata ya ready, Albert Einstein apareció en 1905 dándole sentido a todo el caos. La conclusión fue que el tiempo y el espacio tienen carácter relativo. Con la Teoría de la Relatividad Especial, en 1905, Albert explicó que, como decía Newton, sí hay conceptos invariables —pero no el tiempo como pensaba Newton, sino la luz—, introdujo la dilatación del tiempo —la diferencia del tiempo medido desde dos observadores diferentes— y unificó el bobo de las ideas anteriores en una sola fórmula (E=mc²) que explica la equivalencia entre masa y energía —una depende de la otra—.

Y luego de esto, para agregarle suspiro al bizcocho, Hermann Minkowski —que fue tutor de Einstein— agarró los conceptos de Albert y llegó a la conclusión del «espacio-tiempo», explicando que ambos son como siameses, siempre juntos, pero que afectan de forma diferente lo que se mueva a través de ellos.

Con la Teoría de la Relatividad Especial se determinaron puntos muy importantes que terminaron explicando todo lo anterior:

• Según las leyes de la física, un acontecimiento no puede suceder al mismo tiempo e igual en dos lugares. Así que si hay dos observadores —o más de una cosa interactuando al mismo tiempo (ya sea masa, energía, tiempo…)— desde ambas perspectivas, el movimiento es diferente.

• Para ser más precisos cuando se hace cálculos sobre objetos que viajan a velocidades parecidas a la velocidad de la luz, se necesita establecer la equivalencia entre masa-energía y entender que existe el espacio-tiempo, o este objeto continuo de 4 dimensiones que altera el movimiento de un objeto —porque el espacio-tiempo también es un objeto—.

¿Por qué es especial?

Esta primera teoría solamente aplica en los casos donde no hay gravedad. O sea, para crear esta teoría se tomó en cuenta de todo, menos si el objeto se está moviendo con otra variable haciéndole presión. Así que esta teoría se aplica para estudiar la velocidad de la luz o calcular el movimiento de objetos que se mueven por inercia.

Todo tiene solución en esta vida

Para solucionar el tema de la falta de gravedad apareció en 1915 la Teoría de la Relatividad General, otra vez de Albert Einstein.

En esta teoría Einstein toma todo lo anterior y le agrega la interacción de la gravedad en el objeto que se estudia. Aquí, Albert toma el concepto de gravedad newtoniana y lo mete en esteroides. Explica que la idea de gravedad de Newton aplica para campos gravitatorios débiles y velocidades relativamente pequeños y que para casos donde hay más presión gravitacional hay que agregarle al cálculo la curvatura del espacio-tiempo —literalmente explica que todos los objetos dentro del espacio-tiempo están impactados por la forma curva que tiene— que influye hasta en los objetos que parecieran moverse en línea recta.

Ok y ¿para qué sirven estas teorías?

El uso más cercano a los más mortales como nosotros, está en el GPS. Tu Waze y Google Maps funcionan gracias a la Teoría de la Relatividad General. La información llega a nosotros vía satélite y como el tiempo no transcurre igual allá afuera en el espacio y aquí adentro, la Teoría de la Relatividad se encarga de predecir como va el tiempo aquí abajo para que la información te llegue precisa.

También, la famosa información de que las luces de estrellas que vemos en el cielo probablemente sean el último rayo de luz que está llegando ahora a nuestros ojos, se lo debemos a estas teorías.

Pero en casos más especializados la teoría es importante para los astrónomos y cosmólogos que han podido encontrar hoyos negros en el universo, utilizando la Teoría de la Relatividad. Y se usa básicamente para hacer muchos estudios espaciales.

En fin, todo es relativo.