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10 Dec 2020 - 1:11 a. m.

La gravedad: ¿curvatura o fuerza?

Definir la gravedad no es fácil. A lo largo de la historia ha habido múltiples intentos por explicar ese popular concepto. Pero, ¿qué es realmente? Un astrofísico lo explica en palabras simples.

Héctor Rago*

Lo que pensamos de la gravedad está condicionado histórica y culturalmente. Foto de referencia.
Lo que pensamos de la gravedad está condicionado histórica y culturalmente. Foto de referencia.
Foto: Agencia AFP

En las redes de divulgación de la ciencia y entre los youtubers divulgadores emerge de tanto en tanto la discusión acerca de qué es la gravedad: “Si es la terrible fuerza que domina al universo…” o es la curvatura del tejido espacio-tiempo. ¿Qué es realmente la gravedad?

Averiguar lo que es “realmente” la gravedad no es una labor de la física, porque la física -la ciencia en general- no se ocupa de esencias últimas. Se ocupa de apariencias, de lo que podemos medir, de los fenómenos que podemos constatar. La física es una disciplina empírica: abstracta, pero empírica, con matemáticas altamente sofisticadas, pero atada a las constataciones de las observaciones; que a veces nos estruja la intuición, pero que está subyugada por los experimentos. (Puede leer: Físicos, desapariciones y espías)

Lo que pensamos de la gravedad está condicionado histórica y culturalmente. Hubo una época en la que la mejor explicación de por qué caían los cuerpos era porque abajo era su lugar natural. Galileo sabía que cuerpos de masas distintas caen con la misma aceleración cerca de la superficie de la Tierra, y describió matemáticamente el movimiento de proyectiles. Pero no atribuía este movimiento a ninguna fuerza de gravedad. Su descripción era obviamente aproximada.

Correspondió a Newton, con su ley de gravitación universal, capitalizar una idea que estaba en el ambiente: que la gravedad era una fuerza que se debilitaba con la distancia. Newton entendió que la fuerza que hace que los proyectiles se muevan en la Tierra tal como Galileo había descrito, era la misma que obliga a que la Luna gire alrededor de la Tierra, y los planetas alrededor del Sol. Newton explicó a Galileo, unificó la gravedad terrestre con la celeste, contribuyendo a desacralizar los cielos. (Le puede interesar: Los secretos de la materia y la energía oscura)

La noción de fuerza en los términos en los que lo entiende la física es creación de Newton; es una noción abstracta, que requiere del concepto matemático de vector, y del cálculo diferencial e integral para conocer qué efecto produce una fuerza en el movimiento de un cuerpo sobre el que actúe. Por eso Newton inventó también el cálculo diferencial e integral. Fuerza es el agente que le cambia la velocidad a los cuerpos. El Sol ejerce una fuerza de gravedad sobre los planetas, le cambia sus trayectorias naturales que serían líneas rectas por elipses, y así descifró el funcionamiento preciso del sistema solar. Fuerza es la metáfora poderosa y matemáticamente precisa con la que Newton describió a la gravedad; así confesara que no tenía idea de qué era realmente la gravedad. Hipótesis non fingo, “no formulo hipótesis”… nos dijo: a confesión de partes, relevo de pruebas. Y nos legó una exitosa teoría de la fuerza de gravedad, obviamente aproximada.

Porque unos 300 años después Einstein tenía poderosas razones conceptuales para desarrollar una nueva teoría de la gravedad, que fue bautizada como Relatividad general.

De acuerdo con la relatividad, la atracción gravitacional es consecuencia de un espacio y un tiempo curvados por la presencia de materia. Alrededor de masas gravitantes, la geometría del espacio no es la usual geometría euclidiana de nuestros desvelos en bachillerato. Y el flujo del tiempo depende de la gravedad, y no es implacablemente absoluto como pensaba Newton. Pero cuando la gravedad no es muy intensa, las complejas ecuaciones de la relatividad, formuladas en términos de curvaturas de la geometría del espaciotiempo, se reducen a la ley de gravitación universal, con su noción de la gravedad como una fuerza. La relatividad explica a la gravedad newtoniana como un límite, de la misma forma que la ley de gravitación de Newton explicó a la gravedad constante de Galileo. Como vemos, una misma teoría admite interpretar a la gravedad como una fuerza o como curvatura del espaciotiempo. Naturalmente que la relatividad nos da una mejor comprensión de la gravedad que la de Newton. Explica fenómenos que la gravitación universal no logra explicar, por ejemplo: la desviación de la luz por la gravedad, las ondas gravitacionales, la dependencia del tiempo con la intensidad de la gravedad, o los agujeros negros. Y la relatividad general también es, obviamente, una teoría aproximada. Las teorías son como mapas siempre aproximados de la realidad, tener un mapa con más resolución no invalida al anterior. La teoría de Newton continúa usándose cotidianamente en muchas ramas de la astrofísica, en física planetaria, en proyectos espaciales y en muchas otras aplicaciones.

No podemos decir que la gravedad es “realmente” una fuerza como sugiere la teoría de Newton. Tampoco podemos decir la gravedad es “realmente” curvatura de la geometría. La discusión es bizantina. Ambas, fuerza o curvatura son metáforas de la realidad sugeridas por el formalismo matemático de dos teorías. Son maneras de pensar que no alteran las predicciones ni las explicaciones de la realidad. Las teorías no legitiman las metáforas. Y lo relevante es lo que establezcan las matemáticas, y su confirmación por las observaciones.

Y además, y en última instancia, a la gravedad no le importa lo que pensemos de ella.

*Héctor Rago es astrofísico y profesor de la Universidad Industrial de Santander. (@hectorrago)

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