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Cien años del eclipse que dio la razón a Einstein

Científicos británicos obtuvieron la primera confirmación de la relatividad general tras dos expediciones organizadas después de la guerra

Imagen del eclipse solar del 29 de mayo de 1919 tomada desde Brasil. Ampliar foto
Imagen del eclipse solar del 29 de mayo de 1919 tomada desde Brasil. Wikimedia Commons

La Luna tapó el Sol en la isla africana de Príncipe. Arthur Eddington llevaba meses preparándose para el momento. Corría el 29 de mayo de 1919 —hoy hace cien años— y durante casi siete minutos, el astrónomo británico pudo fotografiar un cúmulo de estrellas en la constelación de Tauro, visible en torno al eclipse. Los datos que se recogieron ese día permitieron comprobar que la luz de astros lejanos se dobla al pasar junto al Sol, tal y como predijo cuatro años antes Albert Einstein, un físico alemán conocido solo en círculos expertos. Ese año, recién acabada la Gran Guerra, la teoría de la relatividad general se impuso triunfante sobre la gravedad de Isaac Newton y el mundo conoció a Einstein. La ciencia ya nunca sería igual.

“La guerra había devastado la ciencia internacional”, explica el historiador de la Universidad de Nueva York Matthew Stanley. Durante el conflicto, Alemania estaba aislada, y cuando Einstein presentó su relatividad general a finales de 1915, pasó desapercibida fuera de Berlín. “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 sí supo de la revolucionaria teoría, gracias a la correspondencia con otro científico holandés, fue Eddington, entonces secretario de la Royal Astronomical Society en Inglaterra. Él reunía dos cualidades que determinaron el curso de la historia.

Primero, Eddington era una de las pocas personas en el mundo que entendió la relatividad general. Cuando otro científico le preguntó, años más tarde, si se consideraba uno de los tres únicos hombres que comprendía las ecuaciones de Einstein —el interlocutor se incluía a sí mismo en el cálculo—, él respondió, bromeando: “¡Me preguntaba quién podría ser el tercero!”. Pero, además, Eddington pertenecía a la Sociedad Religiosa de los Amigos, y como cuáquero y pacifista, no participó 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 técnicos, sino las implicaciones para la ciencia internacional. Estaba dispuesto a investigar una teoría desarrollada por un físico alemán”.

Esto fue determinante porque las naciones seguían enfrentadas cuando Eddington y el Astrónomo Real de Reino Unido, Frank Dyson, plantearon la posibilidad de organizar dos expediciones simultáneas para observar el eclipse total de 1919. Afortunadamente, la Primera Guerra Mundial terminó antes. Eddington y un acompañante, el relojero Edwin Cottingham, fueron a la isla de Príncipe (actualmente en la República Democrática de Santo Tomé y Príncipe), mientras que otros dos compañeros viajaron para observar el eclipse desde Sobral, en el norte de Brasil.

Cien años del eclipse que dio la razón a Einstein

De las 19 placas astrográficas que tomó Eddington, enfrentándose a nubarrones y mosquitos, solo dos resultaron bien enfocadas. Sus compañeros en Brasil tuvieron mejor suerte y regresaron con ocho placas de mayor calidad para el análisis. El objetivo era comprobar si se producía la distorsión gravitatoria de la luz que predecía la teoría de Einstein. Según 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 allá donde esté deformado.

Fue Dyson quien reconoció la oportunidad que presentaba el eclipse de 1919 para poner a prueba la teoría: el Sol se interpondría entre la Tierra y un cúmulo de estrellas cercano al Sistema Solar, las Híades, y estas serían visibles porque la Luna, a su vez, pasaría delante del Sol y bloquearía sus deslumbrantes rayos. En las fotografías, las estrellas que rodean el eclipse aparecen más separadas unas de otras en el cielo que de costumbre, por un fenómeno que ahora se conoce como efecto de lente gravitacional.

Curiosamente, las leyes de Newton que gobernaban la física desde 1687 ya predecían la atracción gravitatoria de la luz, pero en menor medida. Existía un gran interés en las nuevas teorías científicas del siglo XX porque la gravedad newtoniana no explicaba anomalías recién detectadas en la órbita de Mercurio. La Relatividad General sí, al plantear la atracción gravitatoria no como un fenómeno instantáneo, sino como una consecuencia de la deformación espacial, que se propaga solo a la velocidad de la luz. Eddington calculó que, si la Relatividad General era correcta, durante el eclipse se observaría exactamente el doble de distorsión lumínica que siguiendo la gravedad newtoniana. Y así fue.

Titular en página 17 del 'New York Times', 10 noviembre 2019. Lee, en inglés:
Titular en página 17 del 'New York Times', 10 noviembre 2019. Lee, en inglés: "Luces torcidas en el cielo. Los hombres de ciencia más o menos atónitos por los resultados de las observaciones del eclipse. La teoría de Einstein triunfa. Las estrellas no están donde parecía o se calculaba que estaban, pero nadie debe preocuparse." Wikimedia Commons

“En los días antes de la expedición, Eddington y Dyson montaron una campaña de relaciones públicas”, 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 reunión especial de la Royal Society y la Royal Astronomical Society, en Londres. “Revolución en la ciencia. Nueva teoría del Universo. Ideas newtonianas derrocadas”, proclamó el periódico The Times la mañana siguiente en un titular de tres renglones. “Luces torcidas en el cielo [...] La teoría de Einstein triunfa”, decía el New York Times un día más tarde, cuando la noticia ya había cruzado el Atlántico por telégrafo.

Las observaciones del eclipse solar habían confirmado la Relatividad General, o así lo vio el público de la época. El filósofo austriaco Karl Popper sostenía que las teorías científicas no se pueden confirmar, simplemente se exponen a la refutación con sus predicciones. Si es así, la relatividad general fue osada: por su cantidad de predicciones totalmente nuevas, se ha expuesto a la refutación una y otra vez en los últimos cien años. Einstein ya habló de las ondas gravitatorias —perturbaciones del espacio-tiempo que viajan a la velocidad de la luz, detectadas por primera vez en 2015—, pero asumió que nunca existiría la tecnología necesaria para observarlas. También su teoría predijo con exactitud la forma que debía 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 teoría explica el comportamiento del universo a gran escala, pero es irreconciliable con la mecánica cuántica, que gobierna el mundo de las partículas subatómicas. Dice Stanley que entre los físicos, “existe la esperanza de que haya un fallo en la Relatividad General” porque “eso podría ser la pista hacia una teoría unificada”. Pero desde el eclipse de 1919 hasta la imagen de un agujero negro de 2019, Einstein sigue acumulando aciertos.

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