El eclipse que dio la razón a Einstein

La teoría de la Relatividad General, del físico alemán Albert Einstein, la tenemos a día de hoy por una de las teorías más precisas y bellas conocidas. Sabemos que no es perfecta, que no es completa, pero aún así ha resultado ser una de las teorías físicas más exitosas del siglo XX. Pero no siempre la consideramos así. Si ha llegado a ser tan valorada es precisamente porque ha sobrevivido a todas las duras pruebas que le hemos puesto delante. Hoy os hablamos de una de estas pruebas, una de las más tempranas y de cómo es una muestra de que los caminos de la ciencia son, como otros, inescrutables.

El 29 de mayo de 1919, hace 103 años, tendría lugar un eclipse solar total. Este evento resultaría la ocasión ideal para comprobar una de las (muchas) predicciones de la Relatividad General. Esta teoría dice, a nivel más básico, que es el contenido del universo quien dice al espaciotiempo cómo debe curvarse y que es la curvatura del espaciotiempo quien le dice a este contenido cómo debe moverse. Esta teoría sustituyó a la Ley de la Gravitación Universal, del inglés Isaac Newton, teoría que también nos hablaba de cómo unos cuerpos influyen en el movimiento de otros, por medio de la gravedad.

Sin embargo, para Newton la única magnitud capaz de generar y experimentar la gravedad era la masa. Eran los objetos especialmente masivos, como planetas o estrellas, los que tenían suficiente gravedad como para dictar la dinámica del resto de masas cercanas. Sin embargo Einstein va un pasito más allá. Ya desde una década antes de que propusiera su teoría general de la relatividad había formulado Relatividad Especial. Esta sirve como un límite de la versión más general. Sirve como el límite en el que el campo gravitatorio es despreciable (o dicho en términos más apropiados dentro de estas teorías, aplica cuando la curvatura del espaciotiempo es cero).

Esto significa que todas las premisas de la Relatividad Especial podrán trasladarse a la Relatividad General. Una de estas premisas, una de las más conocidas concretamente, es que masa y energía son magnitudes relacionadas. Esto se hace explícito en la famosa fórmula E=mc2. Es decir, la Relatividad General nos dirá que no solo la masa se ve afectada por la curvatura del espaciotiempo (por la gravedad), sino también la energía. Por tanto dos objetos con la misma masa, pero teniendo uno de ellos más energía interna (por estar a mayor temperatura, por su composición química, o por el motivo que sea), no serán influenciados de igual forma. Más importante todavía, significará que objetos que no tengan masa, como los fotones u otras partículas fundamentales, también sufrirán los efectos de la gravedad.

Pues eso mismo se propusieron descubrir aquel 29 de mayo de hace más de un siglo aprovechando aquel eclipse solar. El experimento organizado por los británicos Eddington y Dyson consistía en aprovechar la fase de totalidad del eclipse, en la que la Luna oculta tras de sí completamente al Sol, para observar estrellas lejanas pero que aparecerían próximas al Sol en ese momento. La idea era que, si la gravedad era capaz de desviar la luz y de cambiar su trayectoria, la luz de estas estrellas se vería desviada por pasar cerca del Sol en su camino hacia nuestros telescopios. Esto se traduciría en una traslación de estas estrellas, que aparecerían en el cielo ligeramente desplazadas de su posición esperada.

Para ello se establecieron dos expediciones de científicos que tomarían medidas desde distintos puntos del recorrido de la totalidad del eclipse. Uno de estos equipos se situó en la localidad brasileña de Sobral, situada al noreste del país, cercana a la costa. El otro equipo se instaló en la isla de Príncipe, la isla menor de Santo Tomé y Príncipe, al oeste de la costa centroafricana.

Tras meses de planificación, semanas de preparación y unos minutos frenéticos de medición, se obtuvieron varias placas fotográficas, mostrando el eclipse solar y algunas estrellas cercanas. Los resultados no se hicieron esperar y mostraron que la luz proveniente de las estrellas observadas se desviaba exactamente lo que Einstein había predicho. Este resultado fue tan espectacular que los periódicos más importantes de todo el mundo se hicieron eco de él, haciendo a Albert Einstein y a su teoría de la Relatividad General mundialmente famosos.

Este experimento y la predicción que lo motivó son una de muchas pruebas de que las teorías científicas no surgen únicamente como explicación a nuevos fenómenos sin previa explicación. A veces ocurre, como en esta y otras ocasiones, que una nueva teoría, desarrollada para explicar ciertas observaciones o cierto fenómenos, es capaz de predecir toda una serie de nuevos comportamiento. Ocurrió en esta ocasión, en la que la Relatividad General predijo que la luz debía verse afectada por la gravedad del Sol, ocurrió también con la predicción de esta misma teoría de la existencia de las ondas gravitatorias y de que éstas podrían llegar a medirse algún día. También el bosón de Higgs fue predicho en la década de los 1970 pero no fue observado hasta cuarenta años más tarde, en 2012.

Referencias:

Earman, C. Glymour, 1980, Relativity and eclipses: the British eclipse expeditions of 1919 and their predecessors, Historical Studies in the Physical Sciences, 11 (1): 49–85. doi:10.2307/27757471