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La Relatividad General

por Juan Fernando Segarra

La relatividad general, también conocida como teoría de la relatividad general, es la teoría geométrica de la gravitación publicada por Albert Einstein en 1915 y es la descripción actual de la gravitación en la física moderna. La relatividad general generaliza la relatividad especial y refina la ley de Newton de la gravitación universal, proporcionando una descripción unificada de la gravedad como una propiedad geométrica del espacio y el tiempo o el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. En particular, la curvatura del espacio-tiempo está directamente relacionada con la energía y el momento de cualquier materia y radiación presentes. La relación está especificada por las ecuaciones de campo de Einstein, un sistema de ecuaciones diferenciales parciales.

Algunas predicciones de la relatividad general difieren significativamente de las de la física clásica, especialmente en lo que respecta al paso del tiempo, la geometría del espacio, el movimiento de los cuerpos en caída libre y la propagación de la luz. Ejemplos de tales diferencias incluyen la dilatación del tiempo gravitacional, las lentes gravitacionales, el corrimiento al rojo gravitacional de la luz, el retardo de tiempo gravitacional y las singularidades / agujeros negros. Las predicciones de la relatividad general en relación con la física clásica se han confirmado en todas las observaciones y experimentos hasta la fecha. Aunque la relatividad general no es la única teoría relativista de la gravedad, es la teoría más simple que es consistente con los datos experimentales. Quedan preguntas sin respuesta, la más fundamental es cómo reconciliar la relatividad general con las leyes de la física cuántica para producir una teoría completa y autoconsistente de la gravedad cuántica; y cómo se puede unificar la gravedad con las tres fuerzas no gravitacionales: fuerzas fuertes, débiles y electromagnéticas.

La teoría de Einstein tiene importantes implicaciones astrofísicas. Por ejemplo, permite la existencia de agujeros negros, regiones del espacio en las que el espacio y el tiempo están distorsionados de tal manera que nada, ni siquiera la luz, puede escapar, como un estado final para las estrellas masivas. Existe una amplia evidencia astronómica de agujeros negros. Por ejemplo, los microcuásares y los núcleos galácticos activos son el resultado de la presencia de agujeros negros estelares y agujeros negros supermasivos, respectivamente. La curvatura de la luz por gravedad puede dar lugar al fenómeno de lente gravitacional, en el que aparecen múltiples imágenes del mismo objeto astronómico distante. La relatividad general también predice la existencia de ondas gravitacionales, que han sido observadas directamente por la colaboración de física LIGO y otros observatorios. Además, la relatividad general es la base de los modelos cosmológicos de un universo en expansión.

Ampliamente reconocida como una teoría de extraordinaria belleza, la relatividad general a menudo se ha descrito como la más hermosa de todas las teorías físicas existentes