Olas en el espacio-tiempo

El espacio-tiempo es el recept¨¢culo de todas las cosas (part¨ªculas, campos y cuerpos) y el escenario de todo cuanto ocurre. Nuestra concepci¨®n del espacio-tiempo es el marco m¨¢s amplio de nuestro esquema conceptual, el que nos permite situar y pensar objetos y procesos. Durante 22 siglos la geometr¨ªa eucl¨ªdea rein¨® como la verdad definitiva sobre el espacio, lo cual atribu¨ªa Kant a que el espacio (eucl¨ªdeo) y el tiempo ser¨ªan formas a priori de la sensibilidad, que nosotros imponemos a cuanto conocemos. Seg¨²n Einstein, "los f¨ªsicos se han visto obligados por los hechos a bajar nuestros conceptos de espacio y tiempo de Olimpo de lo a priori para ajustarlos a la experiencia y ponerlos a trabajar".Ya no consideramos que el espacio y el tiempo sean independientes. Como subray¨® Minkowski en 1908, ambos est¨¢n inextricablemente entrelazados como dimensiones de un mismo continuo, el espaciotiempo. La distancia real siempre es espaciotemporal. Es imposible mirar hacia atr¨¢s en el espacio sin mirar hacia atr¨¢s tambi¨¦n en el tiempo. Cuando vemos una galaxia lejana, no la vemos como es ahora, sino como era hace miles de millones de a?os, cuando emiti¨® la luz que ahora nos llega.

Ya no consideramos el espacio-tiempo como eucl¨ªdeo, sino como riemanniano, es decir, curvado. La teor¨ªa general de la relatividad, completada por Einstein en 1916, determina la curvatura local del espacio (variable de unos puntos a otros) en funci¨®n de la distribuci¨®n de la materia, y el movimiento de las part¨ªculas libres en funci¨®n de la curvatura del espacio. La gravitaci¨®n y la inercia se disuelven en pura geometr¨ªa, a la vez que la geometr¨ªa se fisicaliza y se vuelve capaz de transmitir energ¨ªa, como ocurre con las ondas gravitacionales, las olas del oc¨¦ano del espaciotiempo.

Ya no consideramos el espacio-tiempo como est¨¢tico. Hubble descubri¨® en 1919 que el espacio-fiempo mismo est¨¢ en expansi¨®n explosiva. El ritmo de esa expansi¨®n viene dado por la constante de Hubble, cuyo valor sigue siendo objeto de controversia, que quiz¨¢ se logre zanjar pronto con las nuevas mediciones de distancias.

La teor¨ªa general de la relatividad ha superado hasta ahora todas las pruebas emp¨ªricas a las que ha sido sometida, pero le falta revalidar la detecci¨®n de las ondas gravitacionales, de las que s¨®lo hay indicios indirectos. En 1974 Hulse y Taylor descubrieron el p¨²lsar binario PSR 1913 + 16, un par de estrellas de neutrones (una de ellas un p¨²lsar) girando la una en torno a la otra. La teor¨ªa permite calcular la energ¨ªa que emitir¨¢n en forma de ondas gravitacionales, y el correspondiente acortamiento del periodo orbital. Durante m¨¢s de 20 a?os se ha medido el periodo orbital del p¨²lsar, y su lento acortamiento corresponde con una extraordinaria exactitud a lo previsto por la teor¨ªa. Sin embargo, los intentos de captar directamente las ondas gravitacionales han resultado fallidos hasta ahora. Desde 1960 Weber ha tratado de captarlas en las vibraciones que producir¨ªan en enormes cilindros met¨¢licos. Otros detectores resonantes y varios interfer¨®metros de l¨¢ser se han ido uniendo a la b¨²squeda.

Para el futuro pr¨®ximo se proyecta poner en ¨®rbita detectores como el interfer¨®metro de microondas MIG o el interfer¨®metro de l¨¢ser LISA, formado por tres naves espaciales a una distancia de 1 a 10 millones de kil¨®metros. La teor¨ªa general de la relatividad tambi¨¦n predice que el movimiento circular de una masa produce un efecto gravitomagn¨¦tico, detectable mediante un giroscopio. El grupo de Eviritt (en Stanford) lleva m¨¢s de 20 a?os preparando un experimento con un giroscopio colocado en ¨®rbita, que ahora finalmente va a poder llevarse a cabo.

La asignatura suspendida de antemano por la teor¨ªa general de la relatividad es la descripci¨®n del espacio-tiempo del micromundo a las min¨²sculas escalas de Planck (longitud

Jes¨²s Mosterin es catedr¨¢tico de Filosofia, Ciencia y Sociedad en el CSIC.