Introducción a la relatividad general

Este artículo está orientado a proporcionar una introducción general y accesible. Para el artículo principal, véase Relatividad general
Dibujo artístico acerca de una prueba realizada con alta precisión por la sonda Cassini al enviar señales a la tierra y al describir la trayectoria predicha.

La relatividad general (RG) es una teoría de la gravitación que fue desarrollada por Albert Einstein entre 1907 y 1915. De acuerdo a la relatividad general, la atracción gravitacional observada entre masas se debe a una curvatura del espacio-tiempo y por tanto un reflejo de la geometría del mismo y no de fuerzas a distancia como en la teoría newtoniana de la gravedad.

Introducción

Antes de la llegada de la teoría de la relatividad, la ley de la Gravitación Universal de Newton de 1686 había sido aceptada por más de doscientos años como una descripción válida de la fuerza de la gravedad. En ese modelo, la gravedad se consideraba el resultado de una fuerza de atracción inherente entre dos masas, que actuaba a distancia instantáneamente. Aunque hasta el mismo Newton era consciente de la naturaleza desconocida de esta fuerza, el esquema resultante fue extremadamente preciso en la descripción del movimiento, con éxitos tales como la predicción de la existencia de Neptuno a partir de las variaciones en la órbita de Urano.

En 1905, Albert Einstein había formulado la teoría de la relatividad especial en la que no son posibles las acciones a distancia instantáneas ya que cualquier influencia física debería propagarse a una velocidad igual o inferior a la velocidad de la luz. La teoría newtoniana no satisfacía este requisito, por lo que Einstein buscó una teoría de la relatividad más general que pudiera dar cuenta adecuadamente de la gravedad, sin contradecir la teoría especial de la relatividad.

La relatividad general sustituyó a la teoría de la Gravitación Universal de Newton dando cuenta de muchos efectos que no podían ser explicados, como las anomalías en la órbita de Mercurio y de otros planetas; también hace numerosas predicciones - ya confirmadas - sobre los efectos de la gravedad, como la curvatura de la luz y la disminución del tiempo. Además, la relatividad general predice un nuevo fenómeno conocido como ondas gravitacionales. A pesar de que la relatividad general no es la única teoría relativista de la gravedad, es la más simple de ellas consistente con los datos experimentales. Sin embargo, un gran número de preguntas se mantienen abiertas: la más fundamental es cómo la relatividad general puede reconciliarse con las leyes de la mecánica cuántica para producir una teoría consistente única de la gravedad cuántica.

La teoría ha llegado a ser una herramienta esencial de la astrofísica moderna. Provee los fundamentos de nuestro actual entendimiento sobre los agujeros negros, que son regiones del espacio donde la atracción gravitacional es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ella. Se piensa que su inmensa gravedad es la responsable de la intensa radiación emitida por ciertos tipos de objetos astronómicos (como núcleos galácticos activos o microquasares).

La curvatura de la luz debido a la gravedad puede llevar a un curioso fenómeno: en el cielo se pueden observar múltiples imágenes de un mismo objeto astronómico visible. Este efecto es conocido como lente gravitacional y su estudio es parte importante de la astronomía. "Evidencias indirectas" de las ondas gravitacionales han sido comprobadas por varios equipos de científicos, como los proyectos LIGO y GEO 600. La relatividad general es también la base del modelo estándar del Big Bang de la cosmología.

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