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viernes, 14 de octubre de 2016

GRAVEDAD Y DISTORSIONES DEL ESPACIO. PESO, MASA Y ATRACCIÓN

Publicado en nuestro antiguo blog el 22 de noviembre de 2012

La ley de la gravitación universal formulada por Isaac Newton en 1687 afirma que la atracción gravitatoria entre cualesquiera dos cuerpos del universo es directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Si dos cuerpos se encuentran a un metro de distancia y los alejamos hasta que estén a tres metros, la atracción entre ellos quedará reducida a una novena parte (el cuadrado de la relación de las distancias). Si los separamos diez metros, la atracción se reducirá a la centésima parte. La constante que llamamos de gravitación (G) es realmente muy pequeña.

El peso de un cuerpo es el efecto resultante sobre el mismo de  todas las fuerzas de gravitación del universo. Sin embargo, en la práctica, el peso de un objeto es el resultado del empuje gravitatorio de la Tierra, ya que en la superficie terrestre la masa de cualquier cuerpo es despreciable comparada con la masa de la propia Tierra. Sabemos que un objeto pesa mucho menos en la Luna que en la Tierra, debido al menor tirón gravitatorio. Ahora bien, la masa del objeto no cambia, sigue siendo la misma. Si queremos poner en movimiento un cuerpo que esté en reposo, tendremos que aplicar una fuerza. Cuanto mayor sea la masa de ese cuerpo, mayor será la fuerza necesaria para acelerarlo. En otros términos, para un determinado cuerpo, la relación de la fuerza aplicada a la aceleración que resulta, es constante, y a esa relación le llamamos masa. Por eso, aunque su peso varíe, la masa de un cuerpo es idéntica en la Luna, en la Tierra o en una galaxia muy, muy lejana…


La física newtoniana es asombrosamente precisa, y nos ha servido de maravilla para un montón de aplicaciones prácticas. El problema es que para Newton, lo mismo que para Euclides, el espacio no afecta al movimiento. Los acontecimientos tenían lugar en el espacio, pero éste no tenía la menor influencia sobre ellos. Como tales afirmaciones repugnaban al sentido común, Albert Einstein (¿quién si no?) propuso, en contraposición a la geometría euclidiana y newtoniana, una nueva geometría espacio-tiempo. 
Einstein imaginó el espacio como una superficie curvada y salpicada de baches, lo que llamamos una geodésica, repleta de huecos profundos o suaves. Los objetos de gran masa, como las estrellas y los planetas, descansan en el fondo de profundas simas espacio-temporales, y los de pequeña masa están posados en hoyos superficiales. Al ser la Tierra un cuerpo de gran masa, se asienta en el fondo de un cuenco muy profundo, del que resulta muy difícil salir. Todos los cuerpos en movimiento son pues habitantes del espacio-tiempo sujetos a sus reglas. Siguen en la geodésica la trayectoria más sencilla de un punto a otro. La aceleración se produce porque existen distorsiones en el espacio, pendientes por las que los cuerpos se deslizan con mayor o menor aceleración en función de la inclinación de la pendiente, que depende a su vez de la masa del objeto que repose en el fondo de la sima.



Lo que puede aplicarse a los cuerpos se aplica del mismo modo a la radiación electromagnética de cualquier tipo, incluida la luz, por supuesto. La luz tiende a viajar en línea recta, sin embargo, si una masa provoca una curvatura del espacio, la luz también se desvía. Por ejemplo, en la geodésica espacio-temporal de la Tierra la luz se curva del orden de 1 mm. cada 5.000 Km. ¿Qué ocurriría en un agujero negro? En este caso la masa del objeto es tan inmensa, y la sima espacial tan inclinada y profunda, que sencillamente los agujeros negros no dejan escapar la menor partícula luminosa, ni siquiera un fotón. Por eso no resultan visibles, y sólo existen pruebas indirectas de su presencia debidas a la enorme distorsión que causan en el espacio circundante. Un agujero negro de suficiente masa podría tragarse galaxias enteras. Pero como decía la pícara molinera, esto, queridos míos, es harina de otro costal.

Si mis teorías son correctas, los alemanes proclamarán que soy alemán, y los franceses dirán que soy ciudadano del mundo. En cambio si estoy equivocado, los alemanes recordarán que soy judío, y los franceses insistirán en que soy alemán.  Albert Einstein (judeo-alemán nacionalizado estadounidense y ciudadano del mundo).