2008/02/22

Lo que la teoría de la relatividad general hizo por la geometría del espacio

Algunos de los descubrimientos de Einstein fueron tan radicales que incluso ahora un gran número de físicos teóricos no los aprecian en su plenitud, en especial la comprensión del espacio y el tiempo en el marco de la relatividad general conseguida por este gran físico.


La lección más importante de la relatividad general nos enseña que la geometría del espacio no es estática, sino que evoluciona de forma dinámica y cambia en el tiempo mientras la materia se mueve. Existen incluso unas ondas, las ondas gravitatorias, que se desplazan por la geometría del espacio. Hasta Eisntein, las leyes de la geometría euclidiana que aprendíamos en el colegio se consideraban leyes eternas: era cierto y lo sería siempre que los ángulos de un triángulo sumaran 180 grados. Ahora bien, en la relatividad general los ángulos de un triángulo pueden sumar cualquier cosa porque la geometría del espacio puede curvarse.

Esto no significa que exista alguna otra geometría fija, diferente a la que conocemos, que caracterice el espacio; el espacio es como esfera o una hipérbola, y no un plano. La geometría puede ser cualquier cosa, porque evoluciona en el tiempo en respuesta a la materia y a la fuerza. En lugar de una ley que exponga lo que es la geometría, existe otra que gobierna el modo en el que la geometría se modifica, exactamente igual que las leyes de Newton nos dicen no dónde están los objetos sino, al especificar cuáles son los efectos de la fuerza sobre su movimiento, como se desplazan.

Todo esto significa que las leyes de la naturaleza deben expresarse en una forma que no suponga que el espacio tiene una geometría estática. Éste es el núcleo de la lección de Einstein, la "independencia del fondo". El principio afirma que las leyes de la naturaleza se pueden especificar en su totalidad sin suposiciones previas sobre la geometría del espacio. El espacio y el tiempo surgen a partir de las leyes, en lugar de configurar el escenario en el que ocurren las cosas.


Otro aspecto de la independencia del fondo es que no existe un tiempo preferido. La relatividad general describe la historia del mundo, sobre todo, según los acontecimientos y sus relaciones, y en ella no existe una manera preferida de medir el tiempo. Cualquier tipo de reloj sirve, mientras muestre que las causas preceden a los efectos, pero puesto que la definición del espacio depende del tiempo, existen tantas definiciones del espacio como definiciones existen del tiempo. Todo esto forma parte de la compleja belleza de la teoría general de la relatividad de Einstein. Las ecuaciones de esta teoría nos explican el modo en el que la geometría del espacio evoluciona en el tiempo, no sólo para una sino para cualquier posible definición del tiempo.

Existen otros aspectos de la naturaleza que están fijos en las expresiones habituales de la física, aunque talvez no debiera ser así. Por ejemplo, el que existan tan sólo tres dimensiones espaciales. ¿Sería posible una teoría más profunda según la cual no tengamos que hacer suposiciones previas acerca del número de dimensiones espaciales?.Si pudiéramos crear esta teoría, tal vez explicara por qué nuestro Univeerso tiene tres dimensiones, lo que representaría un progreso, puesto que algo que antes nos limitábamos a suponer quedaría al fin explicado.


Todas estas ideas, en sus términos más generales, suponen para nosotros un fragmento de sabiduría a propósito de cómo hacer física: proponer teorías mejores que, al permitir que las cosas evolucionen según alguna nueva ley, expliquen aquello que sólo suponíamos. Esto es precisamente lo que la teoría general de la relatividad hizo por la geometría del espacio.

Gracias a Lee Smolin y a su estupendo libro " Las dudas de la física en el siglo XXI"( ¿Es la teoría de cuerdas un callejon sin salida?), de la Editorial Crítica, Madrid (2007).

8 comentarios:

Carlos el baterillero dijo...

Hola Buen día

Mi nombre es Carlos y vivo en el Perú. Trabajo profesionalmente con acumuladores. Suelo leer su blog. Me gustan los temas que Usted aborda aunque confieso que mucha de la información no la entiendo...pero eso como que me motiva a aprender y aprehender la Bella Teoría.

Carlos el baterillero

Salvador dijo...

Un saludo Carlos, gracias por leer la bella teoría.

Aladiah dijo...

Hola!
soy Angel un placer realmente, me gusta mucho tu blog, desde hace tiempo estoy suscrito en el y me complace mucho hacerlo.
Hace un rato estaba por la web navegando y me llamó la atención que hablaban de la antimateria en el universo, se me ocurrió, que la antimateria debe de poseer un universo paralelo dentro de este mismo universo, traté de investigar un poco, para ubicarme y ver el porque no podíamos interactuar con ello, ni siquiera verlos, por lo que consideré buscar acerca de los antifotones, y lo que encontré en la página de wikipedia es que el mismo es su antifoton, lo que quiere decir que el foton es la particula de energia, si fuera asi, al chocar con nosotros produciría antimateria y si ese fuese el caso estaríamos ya cancelados por la cantidad de antimateria producida
así que me imagino que es que existen protones y antiprotones, de esa manera no tenemos ningún tipo de interacción con la antimateria y así no nos afectaría, por lo que me gustaría mucho que me pudieras explicar un poco acerca de ello?

Muchas gracias y sigue asi con el blog, que realmente lo disfruto mucho

JESÚS ZAMORA BONILLA dijo...

Hola,
¿podrías comentar algo sobre la cuestión de cómo sería una física en la que hubiera más de una dimensión temporal? Hemos discutido un poco (y menos poco profundamente aún) en mi blog, http://abordodelottoneurath.blogspot.com/2008/02/pregunta-para-fsicos-puede-haber-ms-de.html,
pero querría saber opiniones más expertas.
Un saludo

Salvador dijo...

Hola Aladiah, tal como comentas no puede haber interacción entre materia y antimateria sin que se destruyan mutuamente para convertirse en pura energía.El post sobre "El misterio de la materia-antimateria, creo que te puede interesar:
http://labellateoria.blogspot.com/2007/05/el-misterio-de-la-materia-antimateria.html .

Salvador dijo...

Hola Jesús, sobre tiempo con más de una dimensión no he leído nada serio, pero si que hay una propuesta de Hawking-Hartle sobre tiempo imaginario. Según esta propuesta el tiempo tendría una componente real y otra imaginaria. Puedes leer mucho más en la entrada "Números complejos y tiempo imaginario".

Gracias por pasarte por la bella teoría. Un saludo.

Jeiish dijo...

Hey!

Tuve que hacer un trabajo de fisica acerca de la teoria de la relatividad general de Einstein y de verdad que estoy de acuerdo contigo en lo que dices... es tan patetica e aun la de Newton me parece mas convincente!

roger.c dijo...

Hola desde Barcelona. Me gusta mucho lo de la independencia del fondo. El universo es un sistema, un sistema que vemos esta construido por capas, capas lógicas, y que luego los efectos o consecuencias son lo que percibimos como universo. Realmente el universo es como un programa de ordenador. Entonces viene la siguiente pregunta: cómo se hace para que las necesidades de memoria de este programa no sean infinitas?