Quienes somos menos entendidos sobre ciencia difícilmente pondríamos en duda algo como la teoría de la gravedad del respetadísimo Albert Einstein, quizá el icono de “genio” durante los últimos cien años. Sin embargo, quién de nuestros antepasados se atrevió a poner en duda a Sir Isaac Newton hasta principios del siglo XX, es decir, hasta que jóvenes irreverentes como el mismo Einstein dieran cuenta de algunas de sus deficiencias teóricas para explicar peculiaridades astrofísicas como las ligeras variaciones en la órbita de Mercurio.
La teoría general de la relatividad de 1915 sostiene que lo que percibimos como fuerza de gravedad surge de la curvatura del espacio y el tiempo cuando objetos como nuestro sol o nuestro planeta cambian esta geometría. Esta es la explicación vigente y la mejor hasta ahora, sin embargo, la filosofía de la ciencia desde Thomas Kuhn exige contar la historia del conocimiento como la de grandes esquemas de verdad o “paradigmas”, con un sentido perfecto dentro de su propio lenguaje hipotético, pero mucho más simples que la complejidad donde vivimos:
En condiciones normales, el científico investigador no es un innovador sino un solucionador de problemas, y los problemas en los que se concentra son precisamente aquellos que pueden plantearse y resolverse dentro de la tradición científica vigente.
El británico Arthur Stanley Eddington verificó las “intuiciones científicas” de Einstein sobre la gravedad observando la mencionada curvatura de la luz durante un eclipse en 1919. Una observación publicada en su Informe sobre la teoría relativista de la gravitación, reporte experimental que daría a conocer este nueva perspectiva al mundo anglosajón:
Un viajero oceánico tiene la impresión de que el océano está hecho de olas, no de agua.
Alemán judío, nacionalizado estadounidense y educado en Suiza antes de la Primera Guerra Mundial, el gran genio detrás del paradigma de la física actual elaboró sus más importantes teorías trabajando, nada menos, que en una modesta oficina de patentes.
La relatividad einsteiniana ya preveía su propio colapso como verdad universal ante las singularidades del espacio-tiempo dentro de los agujeros negros y en el propio Big Bang.
Y es que, sin ir más lejos, la teoría general de la relatividad aún tiene deudas experimentales, ya que solo ha sido puesta a prueba en la gravedad débil, a diferencia de la teorización sobre las otras tres fuerzas fundamentales: electromagnetismo e interacciones nucleares fuerte y débil. La mente de Einstein no agotó todo lo pensable sobre el fenómeno de la gravedad. En palabras de Toby Wiseman, físico del Imperial College de Londres, Reino Unido:
La gravedad es de hecho la más débil de las fuerzas e incluso las fuentes astrofísicas más dramáticas sólo emiten ondas gravitacionales débiles.
La física todavía no consigue una gran teoría que unifique o que remplace la perspectiva einsteiniana y cuántica. Y es que intentarlo siempre ha supuesto desviarse de la relatividad del siglo XX. Sin ir más lejos, dentro de los agujeros negros, el espacio y el tiempo pierden sentido, mientras que se hacen infinitas magnitudes como la densidad de energía y la presión.
Si bien es cierto que en términos matemáticos la gravedad einsteiniana es más compleja que la newtoniana, sus principios básicos resultan inesperadamente sencillos para legos: el tiempo fue añadido como una cuarta coordenada espacial a las tres de la física clásica, longitud, ancho y altura. La gravedad ocurre cuando un objeto dobla esta “tetra-estructura” del espacio-tiempo, creando un “pozo” gravitacional en el lugar donde reside cualquier cosa con masa.
Hace falta seguir estudiando este gravedad paradigmática en entornos extremos, una tarea a la que están abocados especialistas como Tim Johannsen, investigador de la Universidad de Waterloo, Ontario, Canadá. Desde su punto de vista, el progreso tecnológico de la astrofísica debe enfocarse en los agujeros negros para hallar los puntos de ruptura de la relatividad:
Ha habido muchas pruebas experimentales, pero hasta ahora casi ninguna de ellas ha investigado el régimen de campo fuerte en las inmediaciones de un agujero negro.
Las primeras pruebas sobre la relatividad se realizaron con campos gravitatorios mucho más débiles que el de nuestro sol. En eso consistió la observación pionera de 1919, es decir, la detección de Eddington de una pequeña desviación de la luz causada por el campo gravitatorio del eje de nuestro sistema solar. Los descubrimientos de las lentes gravitacionales y de las ondas gravitacionales “confirmaron” el paradigma einsteiniano para explicar la naturaleza. La estructura matemática y conceptual para nuestro mundo contemporáneo aún muestra signos de tener una larga vida. ¿Se mantendrá vigente y en plena forma en condiciones mucho más extremas? ¿O finalmente morirá su hegemonía científica y hará recambio con una teoría más fresca?
Hace ya casi una década, el 11 de febrero de 2016, el experimento conocido como “Virgo” y el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser, “LIGO”, dos equipos de especialistas de renombre, dieron a conocer los resultados de la primera observación de ondas gravitacionales, fenómeno predicho teóricamente por Einstein un siglo atrás. Ambos grupos en colaboración lograron captar la estela de dos agujeros negros que colisionaron y se fusionaron a más de mil millones de años luz de distancia. Para Nicholas Yunes, físico de la Universidad Estatal de Montana, deberíamos admitir como conclusión que, de momento:
…el listón cada vez es más alto. Cualquier nueva teoría de la gravedad, como mínimo, tiene que predecir las mismas ondas gravitacionales que observaron Virgo y LIGO.
Kuhn aseguraba que el error lleva más la verdad que la confusión. Desde Aristóteles, pasando por Newton hasta Einstein, el miedo a equivocarse solo ha sido un obstáculo, y la humildad en el error, una suerte de intimidad profunda con la perfecta extrañeza que es todo, animando a grandes mentes a dar una metafísica matemática a lo físico. Como dijo el gran relativista:
Sería posible describir todo científicamente, pero carecería de significado, como si describieras una sinfonía de Beethoven como una variación de la presión de las ondas.
Imagen: Albert Einstein, Burke Alder.