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El poder de una línea curva conocida como gravedad

Desde la antigüedad, muchas personas han teorizado por qué las cosas cayeron hacia la Tierra. Los antiguos griegos, Newton y Einstein han ampliado drásticamente nuestro conocimiento. Incluso hoy en día, sigue siendo un tema de debate, ya que nuevos experimentos pueden arrojar luz sobre un tema que es tan antiguo como el propio universo. La gravedad generalmente se describe como una fuerza atractiva. Pero esa fuerza es en realidad un subproducto del poder en una línea curva.

Los antiguos geómetras eran conscientes de los efectos de las líneas curvas, pero el significado de este concepto no se atribuyó a la gravedad hasta la época de Einstein. Los escritos de Aristóteles afirman que todas las cosas cayeron a la Tierra porque todo estaba hecho de sustancias terrenales y se sintieron atraídas por su hogar natural. Galileo corroboró esta afirmación afirmando que el punto central de la oscilación de un péndulo siempre apuntaba hacia la Tierra, que proporcionaba su fuente de atracción.

Newton también se suscribió a esta visión de la atracción, pero la amplió de manera significativa. Se le atribuye haber dado a los efectos de la gravedad una base matemática y asociar directamente la gravedad con la masa de un objeto. Por ejemplo, una manzana tiene masa. También la Tierra. Dado que el planeta es más grande que la manzana, tiene más masa y, por lo tanto, más atracción o gravedad. Entonces, una manzana cae hacia el suelo porque la fuerza de atracción de la Tierra es mayor. Aplicó esta idea a una escala cosmológica para explicar por qué los planetas de nuestro sistema solar orbitaban alrededor del sol y por qué las lunas orbitaban a los planetas. Debido al conocimiento combinado de Newton en geometría antigua, alquimia y el uso del cálculo para determinar la aceleración a lo largo de una línea curva, es sorprendente que no relacionara este concepto con la gravedad. Pero, finalmente, alguien lo hizo.

Se descubrió que el primer artículo de Einstein era un caso especial en un rango limitado de circunstancias, de ahí su nombre común de Relatividad Especial. No tuvo en cuenta los efectos de la gravedad. Luego desarrolló una teoría más general que lo hizo. Le tomó una década completarlo y revolucionó el modelo que usamos para comprender qué es la gravedad y cómo funciona.

Einstein afirmó que la masa no era necesariamente atractiva, simplemente doblaba o curvaba el espacio a su alrededor y esa curva proporcionaba los medios para mover un cuerpo hacia otro. En Relatividad especial demostró que el espacio-tiempo es en realidad una tela. En la Relatividad General mostró cómo la masa la dobla o deforma.

Una forma fácil de imaginar este proceso es imaginar una bola de boliche, que representa un planeta, en el centro de un trampolín, que representa la estructura del espacio-tiempo. Dado que la pelota tiene masa, o peso, curva la superficie del trampolín mucho cerca del centro y solo un poco en el borde. Si colocamos una pelota de golf cerca del borde, tiene muy poca masa, por lo que no dobla mucho la superficie. Si le damos un pequeño empujón a la pelota de golf alrededor del borde, girará en una espiral que se acerca cada vez más a la bola de boliche.

Este es el punto clave que planteó Einstein. La pelota de golf simplemente sigue un camino determinado por la curva del trampolín. La bola de boliche no está ejerciendo activamente una fuerza atractiva. A medida que la pelota de golf se acerca al centro, la curva es mayor, por lo tanto, la fuerza es mayor y “cae” aún más rápido hacia la bola de boliche. Einstein demostró que la aceleración que “siente” un objeto masivo cuando se acerca a otro es lo que constituye la gravedad. En otras palabras, la aceleración y la gravedad son el mismo fenómeno. La gravedad, entonces, es un efecto o subproducto de la flexión del espacio.

Es lamentable que la mayoría de los diccionarios y libros de texto sigan describiendo la gravedad como una fuerza atractiva, que a menudo se malinterpreta como similar a otros tipos de fuerzas atractivas como el magnetismo. Este concepto es engañoso porque atribuye la fuerza al cuerpo macizo, no a la curva.

Hay varias razones para actualizar esta noción de atracción. No te mantienen en la faz de la Tierra porque te está tirando hacia abajo. Te quedas en el lugar porque el espacio te empuja hacia abajo. La luna tiene menos masa que la Tierra, por lo tanto, curva menos el espacio a su alrededor. Entonces, pesas menos en la luna simplemente porque el espacio te empuja menos allí. El modelo de Einstein también muestra cómo todo en el universo está conectado y afectado por todo lo demás en el universo.

No hay forma de enfatizar demasiado la importancia de comprender la naturaleza de la gravedad para nuestro conocimiento futuro de cómo llegó a ser el universo, qué es y cómo funciona todo en él.

La gravedad es, con mucho, la más débil de las cuatro fuerzas conocidas. Esta disparidad es la llave inglesa que impide que los físicos puedan generar una Gran Teoría Unificada. Se espera que los experimentos en el nuevo Gran Colisionador de Hadrones ayuden a identificar por qué las fuerzas no son iguales y si la gravedad podría filtrarse de nuestro universo a otros, como sugirió Lisa Randall, profesora de física teórica en la Universidad de Harvard.

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