Contexto del Concurso
El concurso de investigación N°2 fue un concurso que se realizó internamente en el Club Aeroespacial. Este concurso consistía en realizar una breve investigación acerca de algún tema de interés relacionado al espacio y realizar un experimento para afirmar o descartar una hipótesis creada por el participante o para reafirmar un conocimiento ya existente.
El ganador de este concurso ha sido el miembro Augusto Nóbrega con su investigación sobre la curvatura del espacio tiempo. Esto se representó luego con un video en el que él explicaba este fenómeno con una tela tensada en la cual en el centro coloca una masa pesada y largaba otras más pequeñas para lograr acompañar su explicación.
A continuación, se adjunta su informe de investigación:
La Curvatura del Espacio-Tiempo
Introducción
En el presente informe se reflexionará sobre algunos de los descubrimientos de Einstein, como la relatividad general, por qué decimos que la gravedad no es una fuerza, entre otros. Vamos a ver qué y cómo pensaba sobre el espacio-tiempo. Se explicará cada uno de los descubrimientos para poder entender el experimento final.
Marco Teórico
Para entender bien el experimento, que se desarrolla en el video, se explicará brevemente la teoría de la relatividad y sus variaciones.
¿De dónde surge esta idea?
Einstein trataba de sumar dos descubrimientos que, según la historia de la física, eran casi imposible de juntar. Los dos descubrimientos fueron: la velocidad de la luz y la relatividad de Galileo.
La relatividad de Galileo
El nombre de relatividad se refiere a que Galileo decía que todos los movimientos son relativos. "Cuando decimos que la Tierra se mueve, es respecto al Sol. Pero también podemos decir que el Sol se mueve respecto al centro de la galaxia. Entonces, el movimiento siempre es relativo a algo. Decir que algo se mueve sin hacer referencia a ninguna otra cosa no tiene ningún sentido en la física. Esto es lo que llamamos el principio de relatividad. Y este es un principio que postula Galileo por primera vez en el siglo XVII". (Alcubierre, 2024)
La velocidad de la luz
En el siglo XIX se investigaba sobre una nueva teoría: la teoría de las ondas electromagnéticas. Al mismo tiempo se descubre la velocidad de la luz. En ese momento, se dan cuenta de que esta velocidad es absoluta, es decir, que no es posible medirla y que es igual vista desde cualquier punto. No importa quién la mire, siempre va a ser la misma. Al ser absoluta no era relativa a nada. Esto parece que contradecía el principio de relatividad de Galileo.
La unificación de los descubrimientos
Einstein dijo que "si el principio de relatividad de Galileo es correcto pero por otro lado la velocidad de la luz es una constante universal y es absoluta, entonces están mal nuestros conceptos de espacio-tiempo. Entonces ese es el origen de la teoría de la relatividad general, el tratar de unificar estas dos cosas, el principio de relatividad de Galileo, el movimiento relativo, con el hecho de que hay una velocidad que sí es absoluta, que es la velocidad de la luz. Al principio parecen contradictorios y la genialidad de Einstein fue darse cuenta que no son contradictorios, que existe una solución matemática que permite reconciliar estas dos cosas pero que el precio a pagar es que el tiempo y el espacio no se comportan como estamos acostumbrados". (Alcubierre, 2024)
¿Qué es la relatividad general?
La Relatividad General es una teoría sobre el espacio, el tiempo y la gravitación formulada por Albert Einstein en 1915. Esta es una teoría fundamental en física. En términos simples, plantea que los objetos masivos como planetas y estrellas deforman el tejido del espacio-tiempo a su alrededor.
La relatividad general también predice fenómenos interesantes como:
- La curvatura de la luz al pasar cerca de objetos masivos (efecto de lente gravitacional)
- La dilatación del tiempo en campos gravitacionales fuertes (como cerca de agujeros negros)
- Las ondas gravitacionales, que son perturbaciones en el espacio-tiempo que se propagan a la velocidad de la luz
Einstein propuso que la gravedad no es una fuerza que actúa a distancia, como lo describe la teoría de Newton, sino una curvatura del espacio-tiempo causada por la masa y la energía.
La curvatura del espacio tiempo por las masas
Albert Einstein decía que el pensamiento más feliz de su vida era imaginar a un hombre caer desde un tejado. Lo que entusiasmaba a Einstein de esto no era el sufrimiento ajeno. Era darse cuenta de que este hombre, al caer, no sentiría su propio peso.
Experimento Demostrativo
Para ver la demostración práctica de estos conceptos, he realizado un experimento que pueden encontrar en el siguiente enlace:
Hipótesis
Mi hipótesis es que con el experimento se va a demostrar y entender cómo es la curvatura del espacio-tiempo alrededor de las masas. Al agregar una masa al centro de la tela del experimento, la tela se tendría que curvar. Al tirar masas más pequeñas, estas tendrían que girar alrededor de la masa más grande formando una especie de órbita.
Conclusión
Si bien gran parte de la conclusión se encuentra en la última parte del video, cabe recalcar que La Teoría de la Relatividad General de Einstein ha sido confirmada en múltiples ocasiones a través de diversas pruebas experimentales y observacionales. Aunque en la ciencia siempre hay lugar para nuevas evidencias y teorías que puedan refinar nuestro entendimiento del universo, la Relatividad General es actualmente una de las teorías mejor verificadas y aceptadas en la física.
Bibliografía
- Derek Muller, 2020. Canal Veritasium.
- Canal OMNICIENCIA, Explicación del origen de la relatividad por el físico Miguel Alcubierre
- Curvatura del espacio tiempo
Glosario
- Geodésico: Los caminos más cortos sobre superficies curvas son llamados geodésicos y usamos esa misma palabra para la línea recta que recorren los observadores inerciales en el espacio-tiempo curvo.
- Helicoidales: Es cuando el recorrido de algo a través del espacio (un ejemplo es la estación espacial alrededor de la tierra) es afectado por la curvatura del espacio-tiempo que produce una masa.