La paradoja de los gemelos de Einstein

Es imposible mencionar a Einstein sin que nos venga a la mente la famosa paradoja de los gemelos. Esta fue postulada para desarrollar lo que conocemos como Teoría de la Relatividad, según la cual el tiempo y el espacio no son variables absolutas, sino que los resultados de sus mediciones dependen del estado de movimiento de los observadores que las realicen.

Para formular la paradoja, se lleva a cabo un experimento mental. Se toman dos gemelos y a uno de ellos se le envía en un vuelo espacial a casi la velocidad de la luz. Su hermano, en cambio, permanece en la Tierra. Cuando el gemelo astronauta regrese a casa, se encontrará con una situación insólita: su hermano envejeció mucho más que él.

La explicación de este fenómeno estaría basada en la llamada dilatación temporal, la cual nos dice que el viajero percibirá su tiempo dentro de la nave mucho más lento que el tiempo del planeta y, por tanto, se mantiene más joven que su hermano.

Sin embargo, una paradoja aparece cuando nos hacemos el siguiente cuestionamiento: si el tiempo y el espacio son relativos, desde el punto de vista del astronauta, ¿quién se marcha en realidad? Para el viajero, la Tierra se alejaría cada vez más y más a la velocidad de la luz, de lo que podríamos deducir que su hermano debería envejecer mucho menos. Suena absurdo, ¿no?

La solución a esta paradoja se obtiene dentro del marco de la relatividad general y su explicación es bastante sencilla. No existe tal contradicción, pues en el experimento no hay en verdad una simetría. Si observamos bien, sólo el gemelo que viaja al espacio está sujeto a un proceso de aceleración-desaceleración.

Sobre ello hay varios enfoques. Algunos físicos hablan de campos inerciales, otros ―es el caso de Einstein― hablan de dilataciones temporales gravitatorias con efectos en la aceleración. En cualquier caso, los cálculos realizados, mediante la interacción de todas las variables, arrojan un resultado único: el gemelo que permanece en Tierra es en realidad quien envejece primero. Y el nombre del experimento sería sólo eso, un modo de postular tan interesante problemática.

Explicación de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein

En 1907 Albert Einstein llegó a la conclusión de que a su teoría de la relatividad especial le faltaba algo que no estaba de acuerdo con la realidad que vivimos. Es por eso que tuvo que ir un poco más allá y realizar una nueva teoría: la teoría de la relatividad general, que analizaremos qué plantea a continuación.

Diferencia entre la relatividad especial y general

La teoría de la relatividad especial, llamada también relatividad particular o restringida, es una teoría que describe bien el movimiento de los cuerpos, pero solo a velocidades constantes, y en un espacio plano, de tres dimensiones espaciales y una temporal.

En el universo la gravedad acelera a todos los cuerpos, poniéndolos en movimiento. Además, la gravedad es una fuerza universal, en el sentido de encontrarse en todo lugar. Entonces, dada esta realidad, podemos afirmar que nada está en reposo: todo en el universo se mueve y con aceleración. Einstein se dio cuenta entonces de que era necesario generalizar su teoría.

Interacciones a distancia

 

La teoría de Newton de la gravedad solo explica que los objetos se atraen con una fuerza proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Según la ecuación de Newton, la fuerza tenía que actuar instantáneamente. Esto significaba que las ondas o partículas que interactúan entre los cuerpos, viajaban con velocidades infinitas para hacerla correcta, así, si estos, distaban años luz, la fuerza tenía que arreglárselas para actuar inmediatamente, si uno de los dos o ambos eran alterados.

Pero como la fuerza tenía que adivinar si los objetos habían sido alterados, la teoría de la relatividad especial puso límite a la velocidad en que los cuerpos debían moverse y esta era el valor de c: la velocidad de la luz.

Equivalencia entre fuerza de contacto y a distancia

Einstein imaginó un cajón moviéndose a velocidad constante en el espacio, alejado de toda influencia gravitacional. Pensó que si en el interior del cajón ubicamos un hombre, este flotaría. Y si aplicamos una fuerza de contacto en cualquier lado del cajón concluyó que el cuerpo de este hombre descansaría en el punto de aplicación de la fuerza de contacto, que se convertiría en el suelo o el piso para el hombre, por la ley de acción y reacción.

Lo que lo llevó a pensar que la fuerza de contacto es equivalente a la fuerza de gravedad.

Ecuación y explicación

Esta es la ecuación propuesta por Einstein:

Gmv = -kTmv

Aclaremos que en esta ecuación T debe ser mayúscula, G mayúscula, y solo k es minúscula. Las letras m y v son subíndices de G y T. 

Gmv: Tensor de curvatura de Riemann

Tmv: Tensor de energía, que tiene que ver también con la masa en el universo

k: Es una constante de gravitación, y k = 8PIK/c2

K = 6,7x10 -8

Esta ecuación esta simplificada y generalizada, pero explica muy bien cómo se relacionan el espacio y la materia/energía.

Los objetos masivos se deforman el espacio y una vez deformados se dirige a los objetos, marcando el camino o trayectoria que deben recorrer. La fuerza de gravedad según la teoría de la relatividad general, afecta a la cuarta dimensión; el tiempo.