TEORÍA DE LA RELATIVIDAD DE
EINSTEIN:
el eclipse hace 100 años que
confirmó, "el pensamiento más
feliz", del célebre Científico
Alemán
SCIENCE MUSEUM LONDON. El eclipse total solar de 1919 permitió
a los científicos británicos confirmar las predicciones del joven científico
alemán Albert Einstein sobre como la luz se comporta en relación a la gravedad.
"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 las abejas 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.
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.
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.
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.
Einstein explicó la gravedad como la
curvatura hecha por un cuerpo masivo, como el Sol, en el espacio-tiempo.
Pero había también los científicos que se
consideraban "internacionalistas",
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 2 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.
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 aun 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 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.
"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 2
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.
OBSERVATORIO NACIONAL. 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.
LUIZ CRISPINO | BIBLIOTECA ARTHUR VIANNA. El buque Anselm, que llevó los astrónomos británicos hasta Brasil,
fue el primero en reanudar la ruta transatlántica después de la Primera Guerra.
EL ECLIPSE, POR FIN
La excitación en Sobral fue tan grande que, según
la prensa de la época, el día del eclipse fue un festivo informal en la ciudad.
Los comercios cerraron, la gente inundó las plazas
y las iglesias se llenaron de fieles ante el miedo de que la oscuridad fuera un
mal augurio.
El 29 de
mayo de 1919 amaneció nublado, por suerte, alrededor de un minuto
antes de la cobertura total del Sol, el viento alejó las nubes y los
investigadores tuvieron cerca de 4 minutos para hacer 27 fotografías del cielo,
mostrando las 12 estrellas que
planeaban observar.
Hubo un problema, el calor intenso en Sobral, según
el físico Luis Carlos Bassalo Crispino, pudo haber causado una dilatación
inusual en el espejo del principal telescopio y, por lo tanto, algunas imágenes
salieron distorsionadas. Eso las hacía menos confiables.
Por suerte, el segundo telescopio, el irlandés,
produjo 19 imágenes nítidas e impresionantes del Sol cubierto por la sombra de
la Luna y la luz de las estrellas.
Un mes más tarde, los científicos
fotografiaron las mismas estrellas,
exactamente en el mismo lugar en el cielo, sólo que por la noche; ya tenían lo
que necesitaban para poner Einstein a prueba.
En agosto de 1919, DAVIDSON y CROMMELIN, empezaron
el camino de vuelta a Inglaterra.
Astrónomos brasileños, estadounidenses y
británicos fueron a hacer experimentos durante el eclipse en Sobral. Foto:
Observatorio Nacional de Brasil.
Los británicos llevaron instrumentos que
permitieron proyectar los rayos solares sobre un punto fijo.
Dos espejos móviles reflejaban la imagen del Sol
hacia los telescopios. Foto: Museo de Ciencia de Londres
Los científicos montaron
su campamento de observación en el hipódromo de Sobral. Foto: Instituto de
Ciencia Carnegie, Departamento de Magnetismo Terrestre.
El día del eclipse, los
habitantes de Sobral rompieron la puerta de una casa para usar los pedazos
de vidrio como filtro para mirar directamente al Sol. Foto: Observatorio
Nacional de Brasil
Al comparar la posición de las estrellas Híades en
el cielo durante el eclipse y después por la noche, los científicos confirmaron
que Einstein tenía razón sobre la gravedad. Foto: Museo Marítimo de Londres.
Por su lado, Eddington
tuvo menos suerte en Príncipe.
El tiempo cerrado permitió pocas imágenes
aprovechables y aparecían un número menor de estrellas.
Sus resultados ya parecían favorables a la teoría
de Einstein, pero, sin base de comparación, crecía la ansiedad por la llegada
de la expedición de Sobral.
En noviembre de 1919, se publicó el estudio final
sobre el eclipse, firmado por Dyson, Eddington y Davidson.
"Los
resultados de las observaciones aquí descritas parecen apuntar definitivamente (...), y confirmar la teoría de la relatividad
general de Einstein", dijo la publicación.
El trabajo también decía que las imágenes del
telescopio irlandés de Sobral eran las más importantes
y confiables.
Era el primer experimento práctico hecho para
confirmar la teoría del joven alemán.
No todos quedaron convencidos.
Los científicos continuaron haciendo mediciones en
eclipses para comparar resultados.
Y en los años 70, las imágenes del eclipse de 1919
fueron examinadas otra vez, con instrumentos más avanzados, para garantizar que
sus resultados estaban correctos", dijo a BBC Mundo Virginia Trimble,
profesora de Física y Astronomía en la Universidad de California Irvine, en
EE.UU.
"De hecho, la teoría de la relatividad general
fue testeada muchas veces y pasó perfectamente en todas las pruebas que le
hicimos. Es impresionante."
SCIENCE PHOTO LIBRARY. Einstein y Eddington solo se encontraron en Inglaterra años
después del eclipse. Aún había mucha tensión entre científicos británicos y
alemanes por la Primera Guerra Mundial.
¿CÓMO REACCIONÓ ALBERT EINSTEIN?
Einstein había recibido, en septiembre, un cable de
un amigo de Holanda, diciéndole que los resultados de la expedición de
Eddington a Príncipe, que aún eran inconclusos, apuntaban a la confirmación de
su teoría.
Eddington ya hablaba de eso en conferencias, pero
no pudo escribir a Einstein personalmente por los resquemores de la guerra que
aún existían entre Inglaterra y Alemania.
"Einstein
estaba muy ansioso por el experimento.
Pero cuando el resultado finalmente le llegó, ya
estaba tan convencido de la belleza y la coherencia de su teoría, que parecía
no necesitar la comprobación", explica Daniel Kennefick.
La filósofa alemana Rosenthal-Schneider y otras
personas cercanas al alemán también observaron cuan sereno estaba ante la
noticia.
Todo el mundo a su alrededor estaba exaltado, era
el cambio más importante en la física desde Newton, pero Einstein ya sabía que sus predicciones
eran correctas, dice Kennefick.
De todas formas, el físico escribió a su madre
enseguida para decirle que recibió la "feliz noticia" de que sus
ideas fueron confirmadas.
El 6 de noviembre, el resultado final fue anunciado
en la Unión Astronómica Internacional.
El filósofo y matemático Alfred North Whitehead,
que estaba en la ceremonia, describió la escena como "de intensa
emoción".
"Había
un elemento dramático en todo aquel ceremonial tan escénico y tan tradicional,
que tenía a Newton como telón de fondo y nos recordaba que la mayor de las
generalizaciones científicas acababa de recibir su primera modificación en más
de 200 años", escribió Whitehead.
Pero el propio Einstein se mantuvo humilde.
En un artículo para el diario Times of London, el
físico alemán dijo que "nadie debe
pensar que la gran creación de Newton puede ser derrocada por esta o cualquier
otra teoría".
"Sus ideas claras y amplias siempre tendrán el
significado de bases sobre las cuales nuestra concepción moderna de la física
fue construida", escribió.
En el mismo artículo, Einstein reconoce la "alegría y gratitud" que sentía por la oportunidad
de comunicarse con científicos ingleses "después de la lamentable ruptura
de relaciones internacionales entre hombres de la ciencia" que ocurrió
durante la Primera Guerra Mundial.
El rencor a los alemanes y austríacos permaneció
por mucho tiempo después de la guerra, pero Einstein se convirtió en una
excepción.
"En
muchas conferencias científicas él era el único alemán invitado", dice
Kennefick.
Pero más allá de la comunidad científica, Einstein
también se convirtió en una celebridad
mundial, y hasta admiradores lo paraban por la calle.
"Eso en realidad no le gustó mucho, no
soportaba tener que hablar con reporteros todo el tiempo y llegó a decir que:
"ese tormento es culpa de aquella
expedición inglesa", cuenta Kennefick.
Eso no amargó la alegría de ver confirmada su
teoría de la relatividad, lo que Einstein llamaría "MI PENSAMIENTO
MÁS FELIZ".
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