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).