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Cien a?os del eclipse que dio la raz¨®n a Einstein

Cient¨ªficos brit¨¢nicos obtuvieron la primera confirmaci¨®n de la relatividad general tras dos expediciones organizadas despu¨¦s de la guerra

Imagen del eclipse solar del 29 de mayo de 1919 tomada desde Brasil.
Imagen del eclipse solar del 29 de mayo de 1919 tomada desde Brasil.Dyson, Eddington y Davidson (Wikimedia Commons)

La Luna tap¨® el Sol en la isla africana de Pr¨ªncipe. Arthur Eddington llevaba meses prepar¨¢ndose para el momento. Corr¨ªa el 29 de mayo de 1919 ¡ªhoy hace cien a?os¡ª y durante casi siete minutos, el astr¨®nomo brit¨¢nico pudo fotografiar un c¨²mulo de estrellas en la constelaci¨®n de Tauro, visible en torno al eclipse. Los datos que se recogieron ese d¨ªa permitieron comprobar que la luz de astros lejanos se dobla al pasar junto al Sol, tal y como predijo cuatro a?os antes Albert Einstein, un f¨ªsico alem¨¢n conocido solo en c¨ªrculos expertos. Ese a?o, reci¨¦n acabada la Gran Guerra, la teor¨ªa de la relatividad general se impuso triunfante sobre la gravedad de Isaac Newton y el mundo conoci¨® a Einstein. La ciencia ya nunca ser¨ªa igual.

¡°La guerra hab¨ªa devastado la ciencia internacional¡±, explica el historiador de la Universidad de Nueva York Matthew Stanley. Durante el conflicto, Alemania estaba aislada, y cuando Einstein present¨® su relatividad general a finales de 1915, pas¨® desapercibida fuera de Berl¨ªn. ¡°En 1918, Einstein dio unas charlas sobre relatividad en Suiza que se tuvieron que cancelar porque solo aparecieron dos asistentes¡±, cuenta Stanley. Una persona que s¨ª supo de la revolucionaria teor¨ªa, gracias a la correspondencia con otro cient¨ªfico holand¨¦s, fue Eddington, entonces secretario de la Royal Astronomical Society en Inglaterra. ?l reun¨ªa dos cualidades que determinaron el curso de la historia.

Primero, Eddington era una de las pocas personas en el mundo que entendi¨® la relatividad general. Cuando otro cient¨ªfico le pregunt¨®, a?os m¨¢s tarde, si se consideraba uno de los tres ¨²nicos hombres que comprend¨ªa las ecuaciones de Einstein ¡ªel interlocutor se inclu¨ªa a s¨ª mismo en el c¨¢lculo¡ª, ¨¦l respondi¨®, bromeando: ¡°?Me preguntaba qui¨¦n podr¨ªa ser el tercero!¡±. Pero, adem¨¢s, Eddington pertenec¨ªa a la Sociedad Religiosa de los Amigos, y como cu¨¢quero y pacifista, no particip¨® en la guerra. ¡°Era un internacionalista entregado¡±, explica Stanley, quien acaba de publicar un libro sobre la historia de la relatividad. ¡°No solo le interesaban los resultados t¨¦cnicos, sino las implicaciones para la ciencia internacional. Estaba dispuesto a investigar una teor¨ªa desarrollada por un f¨ªsico alem¨¢n¡±.

Esto fue determinante porque las naciones segu¨ªan enfrentadas cuando Eddington y el Astr¨®nomo Real de Reino Unido, Frank Dyson, plantearon la posibilidad de organizar dos expediciones simult¨¢neas para observar el eclipse total de 1919. Afortunadamente, la Primera Guerra Mundial termin¨® antes. Eddington y un acompa?ante, el relojero Edwin Cottingham, fueron a la isla de Pr¨ªncipe (actualmente en la Rep¨²blica Democr¨¢tica de Santo Tom¨¦ y Pr¨ªncipe), mientras que otros dos compa?eros viajaron para observar el eclipse desde Sobral, en el norte de Brasil.

De las 19 placas astrogr¨¢ficas que tom¨® Eddington, enfrent¨¢ndose a nubarrones y mosquitos, solo dos resultaron bien enfocadas. Sus compa?eros en Brasil tuvieron mejor suerte y regresaron con ocho placas de mayor calidad para el an¨¢lisis. El objetivo era comprobar si se produc¨ªa la distorsi¨®n gravitatoria de la luz que predec¨ªa la teor¨ªa de Einstein. Seg¨²n la relatividad general, el espacio y el tiempo forman un tapiz de cuatro dimensiones que se deforma ante la presencia de un objeto masivo, como nuestro Sol. La luz, igual que la materia, viaja por este tejido del universo, y su trayectoria parece desviarse all¨¢ donde est¨¦ deformado.

Fue Dyson quien reconoci¨® la oportunidad que presentaba el eclipse de 1919 para poner a prueba la teor¨ªa: el Sol se interpondr¨ªa entre la Tierra y un c¨²mulo de estrellas cercano al Sistema Solar, las H¨ªades, y estas ser¨ªan visibles porque la Luna, a su vez, pasar¨ªa delante del Sol y bloquear¨ªa sus deslumbrantes rayos. En las fotograf¨ªas, las estrellas que rodean el eclipse aparecen m¨¢s separadas unas de otras en el cielo que de costumbre, por un fen¨®meno que ahora se conoce como efecto de lente gravitacional.

Curiosamente, las leyes de Newton que gobernaban la f¨ªsica desde 1687 ya predec¨ªan la atracci¨®n gravitatoria de la luz, pero en menor medida. Exist¨ªa un gran inter¨¦s en las nuevas teor¨ªas cient¨ªficas del siglo XX porque la gravedad newtoniana no explicaba anomal¨ªas reci¨¦n detectadas en la ¨®rbita de Mercurio. La Relatividad General s¨ª, al plantear la atracci¨®n gravitatoria no como un fen¨®meno instant¨¢neo, sino como una consecuencia de la deformaci¨®n espacial, que se propaga solo a la velocidad de la luz. Eddington calcul¨® que, si la Relatividad General era correcta, durante el eclipse se observar¨ªa exactamente el doble de distorsi¨®n lum¨ªnica que siguiendo la gravedad newtoniana. Y as¨ª fue.

Titular en p¨¢gina 17 del 'New York Times', 10 noviembre 2019. Lee, en ingl¨¦s: "Luces torcidas en el cielo. Los hombres de ciencia m¨¢s o menos at¨®nitos por los resultados de las observaciones del eclipse. La teor¨ªa de Einstein triunfa. Las estrellas no est¨¢n donde parec¨ªa o se calculaba que estaban, pero nadie debe preocuparse."
Titular en p¨¢gina 17 del 'New York Times', 10 noviembre 2019. Lee, en ingl¨¦s: "Luces torcidas en el cielo. Los hombres de ciencia m¨¢s o menos at¨®nitos por los resultados de las observaciones del eclipse. La teor¨ªa de Einstein triunfa. Las estrellas no est¨¢n donde parec¨ªa o se calculaba que estaban, pero nadie debe preocuparse."NYT (Wikimedia Commons)

¡°En los d¨ªas antes de la expedici¨®n, Eddington y Dyson montaron una campa?a de relaciones p¨²blicas¡±, dice Stanley. ¡°Presentaron el experimento como un duelo entre Newton y Einstein¡±. En noviembre de 1919, convocaron a la prensa para exponer sus resultados en una reuni¨®n especial de la Royal Society y la Royal Astronomical Society, en Londres. ¡°Revoluci¨®n en la ciencia. Nueva teor¨ªa del Universo. Ideas newtonianas derrocadas¡±, proclam¨® el peri¨®dico The Times la ma?ana siguiente en un titular de tres renglones. ¡°Luces torcidas en el cielo [...] La teor¨ªa de Einstein triunfa¡±, dec¨ªa el New York Times un d¨ªa m¨¢s tarde, cuando la noticia ya hab¨ªa cruzado el Atl¨¢ntico por tel¨¦grafo.

Las observaciones del eclipse solar hab¨ªan confirmado la Relatividad General, o as¨ª lo vio el p¨²blico de la ¨¦poca. El fil¨®sofo austriaco Karl Popper sosten¨ªa que las teor¨ªas cient¨ªficas no se pueden confirmar, simplemente se exponen a la refutaci¨®n con sus predicciones. Si es as¨ª, la relatividad general fue osada: por su cantidad de predicciones totalmente nuevas, se ha expuesto a la refutaci¨®n una y otra vez en los ¨²ltimos cien a?os. Einstein ya habl¨® de las ondas gravitatorias ¡ªperturbaciones del espacio-tiempo que viajan a la velocidad de la luz, detectadas por primera vez en 2015¡ª, pero asumi¨® que nunca existir¨ªa la tecnolog¨ªa necesaria para observarlas. Tambi¨¦n su teor¨ªa predijo con exactitud la forma que deb¨ªa tener el horizonte de sucesos de un agujero negro, algo nunca visto hasta el mes pasado.

En cierto modo, la robustez de la relatividad general es frustrante. La teor¨ªa explica el comportamiento del universo a gran escala, pero es irreconciliable con la mec¨¢nica cu¨¢ntica, que gobierna el mundo de las part¨ªculas subat¨®micas. Dice Stanley que entre los f¨ªsicos, ¡°existe la esperanza de que haya un fallo en la Relatividad General¡± porque ¡°eso podr¨ªa ser la pista hacia una teor¨ªa unificada¡±. Pero desde el eclipse de 1919 hasta la imagen de un agujero negro de 2019, Einstein sigue acumulando aciertos.

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