Albert Einstein a principios del siglo XX, pretendió resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo (1). La teoría de la relatividad Especial, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. En la teoría de la relatividad especial, Einstein, Lorentz y Minkowski, entre otros, unificaron los conceptos de espacio y tiempo, en un entramado tetra dimensional al que se le denominó espacio-tiempo. La relatividad especial fue una teoría revolucionaria para su época, con la que el tiempo absoluto de Newton quedó en entredicho y conceptos como la invariabilidad en la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud de los cuerpos cerca de la velocidad de la luz y la equivalencia entre masa y energía fueron introducidos. La teoría de la relatividad General, publicada diez años mas tarde es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana, aunque coincide numéricamente con ella para campos gravitatorios débiles y «pequeñas» velocidades. La teoría General se reduce a la teoría Especial en presencia de campos gravitatorios. Por otro lado la relatividad General estudia la interacción gravitatoria como una deformación en la geometría del espacio-tiempo (curvatura del espacio-tiempo) como la causa de la interacción gravitatoria.
El principio de equivalencia , dice que la acción gravitatoria es indistinguible para todos los observadores locales, de la inercia (ascensor uniformemente acelerado). Sin embargo, esta teoría se asienta sobre bases muy especulativas a las que matemáticos insignes como Hilbert y Riemann (2) aportaron su gran capacidad de adaptación y calculo.
Empecemos de forma sistemática a examinar los diferentes principios o axiomas.
1.-Espacio-tiempo de 4 dimensiones: todos sabemos que el tiempo no es una dimensión física sino el cambio de las otras 3 dimensiones. Al añadir una velocidad máxima (que podría ser la de la luz aunque no necesariamente) esto crea la unión en todo el Universo. Los sistemas pequeños se mueven con mucha mayor rapidez relativa que los grandes y esto hace que aparezcan jerarquías entre sistemas. Es decir los sistemas grandes como galaxias se mueven mas lentamente que los pequeños como nuestro planeta y las gentes que lo habitan. La adición de nuevas dimensiones ha llegado desde Kaluza Klein (5 dimensiones) hasta el extremo de formularse el grupo de teorías de cuerdas (> de 10 dimensiones)(3).
2.- Contracción del tamaño de los cuerpos y aumento de su masa cerca de la velocidad de la luz (C). Esto ha sido comprobado experimentalmente para cuerpos con masa, no para los fotones.
3.-Equivalencia entre masa y energía: En su trabajo de 1900, H. Poincaré (4) analizó la recarga de un objeto físico cuando emite un flujo de radiación en una dirección dada. Allí demostró que, de acuerdo con la teoría de Maxwell-Lorentz, esta emisión de radiación podía ser considerada como un «fluido ficticio» con densidad equivalente a E/c2, donde E es la intensidad energética; este resultado es muy similar a la ecuación de Einstein E= mc2 que este dedujo en 1905, aunque su significado físico es distinto. Einstein recurrió en artículos sucesivos (1905-1906) a los aspectos formales del artículo de Poincaré para mejorar, con la ayuda de Max Planck, la demostración de la ecuación pero en obras posteriores, Poincaré expuso que la masa no era equivalente a la energía, con lo que reafirmaba su idea inicial de que se trataba de una conveniencia matemática.
4.- Gravedad = deformación de la estructura del espacio-tiempo de 4 dimensiones.
La curvatura del espacio-tiempo es una de las principales consecuencias de la teoría de la relatividad general de acuerdo con la cual la gravedad es efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial curva, aun cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo lo más «rectas» posible a través de un espacio-tiempo curvado. Las líneas más «rectas» o que unen dos puntos con la longitud más corta posible en determinado espacio-tiempo se llaman líneas geodésicas y son líneas de curvatura mínima. Sin embargo no se especifica la noción de causa a efecto y si esta es conmutativa, es decir si la curvatura del espacio tiempo es inducida por la materia o si la materia sigue la trayectoria curva ya preexistente en dicho espacio. Tampoco dice nada sobre la estructura de dicho espacio que permite esta anomalía.
5.- Principio de equivalencia: «el pensamiento más afortunado» de Einstein contenía un error insalvable. la pseudogravedad inducida por el giro de una centrifuga o la aceleración uniforme y continua de un ascensor , si, puede ser diferenciada de la gravedad genuina de una manera muy elemental. La pseudogravedad producida en una centrifuga aunque sea muy intensa no traspasa las paredes del instrumento. es decir tiene solo 2 dimensiones.
La genuina tiene 3 dimensiones espaciales (no cuatro).
l físico utilizó su imaginación en lugar de las matemáticas para elaborar sus míticas ecuaciones. La teoría de la relatividad de Albert Einstein es famosa por su predicción de fenómenos bastante extraños pero reales, como el envejecimiento más lento de los astronautas respecto a las personas que vivimos en la tierra y el cambio en la forma de los objetos a altas velocidades.
La verdad es que si tienes una copia del artículo original de Einstein de 1905 sobre la relatividad, es de lectura fácil, el texto es sencillo y claro y sus ecuaciones son, en su mayoría, álgebra: nada que presente un problema para un estudiante de secundaria. Esto se debe a que el objetivo de Einstein nunca fue elaborar una extraña teoría matemática porque le gustaba pensar de forma visual, creando experimentos en su mente e intentando solucionarlos en su cabeza hasta poder ver las ideas y los principios físicos con una claridad meridiana. Claro, esto puede ser de inmensa dificultad cuando entramos en el terreno de la Mecánica Cuántica que abarca todo lo submicroscopico.
6. Expansion del Universo:
La métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker o modelo FLRW (5) es una solución exacta de las ecuaciones de campo de einstein de la relatividad general y describe un universo en expansión (o contracción), homogéneo e isótropo. Según las preferencias geográficas o históricas en el nombre de esta métrica se utiliza algún subconjunto de los nombres de los científicos Alexander Friedmann, Georges Lemaître, Howard Percy Robertson (Howard P. Robertson) y Arthur Geoffrey Walker. También asume que el componente espacial de la métrica puede ser dependiente del tiempo. En unidades en las que c = 1 (velocidad de la luz), la métrica general que cumple estas condiciones es:
Donde K describe la curvatura y es constante en el tiempo y a(t) es el factor de escala y es explícitamente dependiente del tiempo y las unidades naturales son utilizadas igualando la velocidad de la luz a la unidad. Las ecuaciones del campo de Einstein no se utilizan en esta solución: la métrica se obtiene de las propiedades geométricas de homogeneidad e isotropía. La forma específica de a(t) necesita conocer las ecuaciones del campo y la definición de la ecuación de densidad de estado, p(a).
Si aceptamos que según la teoría del Universo Big sin Bang,(6) este no se expande ni se contrae y que es infinito en extension y tiempo ,algo falla en la teoría de la Relatividad.
7. Mecanica cuantica :
A. Einstein dijo en su momento que Dios como primera causa de todo ,no jugaba a los dados, es decir que la lógica debía estar presente en toda la física y si esto no funcionaba es que debía haber variables ocultas. Sin embargo la Mecánica Cuántica (7) no explica el Universo sino que describe los limites de todas las leyes físicas. Sin estas leyes y las famosas Constantes de Ajuste, no existiría nada. No sabemos ni entendemos como el Universo se autorregula y recicla y como se aplican estos limites.
Todo lo anterior nos lleva a especular que los resultados de la Relatividad en la explicacion del Universo llevan a callejones sin salida y que fenomenos como el Big Bang, La Inflacion, la Materia oscura, la Energia oscura y muchos otros fenómenos no tienen una realidad consolidada.
BIBLIOGRAFIA
1.- Einstein, Albert (1905a) [manuscrito recibido 18 de marzo 1905],
«Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen .Gesichtspunkt» [On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light] (PDF), escrito en Berna, Suiza, Annalen der Physik (Berlín) (en alemán) (Hoboken, NJ, publicado el 10 de marzo de 2006) 322 (6): 132-148, Bibcode: 1905AnP…322..132E doi: 10.1002/andp. 19053220607 – via Wiley Online Library.
2.- «Riemann’s classic lecture on curved space». APS News (en inglés) 22 (6). Junio de 2013.
3.- Greene, Brian (2005).
«Brian Greene: Making sense of string theory». TED.com (en inglés).
4.- H.Poincare. A Note on Relativity Before Einstein — PDF (113KB)(1900)
5.- «l’Univers en expansion». Annales de la Société Scientifique de Bruxelles.
A53: 51-85.(1933).
6.- Vargas GM. www.Universo big sin Bang.com.(2018)
7.- Aspect, Alain; Grangier, Philippe; Roger, Gérard (17 de agosto de 1981). «Experimental Tests of Realistic Local Theories via Bell’s Theorem». Physical Review Letters (en inglés) 47 (7): 460-463.
ISSN 0031- 9007.doi:10.1103/PhysRevLett.47.460.
