¿Qué es la relatividad general?

La relatividad general es una teoría científica que describe cómo interactúan la materia, la energía, el tiempo y el espacio. Fue publicado por primera vez por Albert Einstein en 1917 como una extensión de su teoría de la relatividad especial. La relatividad general trata el espacio y el tiempo como un solo "espacio-tiempo" unidimensional unificado; Bajo la relatividad general, la materia deforma la geometría del espacio-tiempo, y las deformaciones del espacio-tiempo hacen que la materia se mueva, lo que vemos como gravedad.

La suposición básica de la relatividad general es que las fuerzas causadas por la gravedad y las fuerzas causadas por la aceleración son equivalentes. Si una caja cerrada está experimentando aceleración, ningún experimento realizado dentro de la caja puede determinar si la caja está en reposo dentro de un campo gravitacional o si se está acelerando a través del espacio. Este principio, que todas las leyes físicas son las mismas para observadores acelerados y observadores en un campo gravitacional, se conoce como el principio de equivalencia; se ha probado experimentalmente con más de doce decimales de precisión.

La consecuencia más importante del principio de equivalencia es que el espacio no puede ser euclidiano para todos los observadores. En el espacio curvo, como una hoja deformada, las leyes normales de la geometría no siempre se mantienen. En el espacio curvo es posible construir un triángulo cuyos ángulos sumen más o menos 180 grados, o dibujar dos líneas paralelas que se crucen. La relatividad especial se vuelve cada vez más precisa a medida que la curvatura del espacio-tiempo llega a cero; Si el espacio-tiempo es plano, las dos teorías se vuelven idénticas. Cómo se calcula el espacio de curvas de materia usando las ecuaciones de campo de Einstein, que toman la forma G = T; G describe la curvatura del espacio, mientras que T describe la distribución de la materia.

Debido a que el espacio es curvo, los objetos en la relatividad general no siempre se mueven en línea recta, así como una bola no se moverá en línea recta si la enrollas en un embudo. Un objeto que cae libremente siempre tomará el camino más corto desde el punto A al punto B, que no es necesariamente una línea recta; la línea que viaja se conoce como geodésica. Vemos las desviaciones de las líneas rectas como la influencia de la "gravedad": la Tierra no se mueve en línea recta porque el Sol deforma el espacio-tiempo en las proximidades de la Tierra, haciendo que se mueva en una órbita elíptica.

Como las fuerzas gravitacionales y las fuerzas de aceleración son totalmente equivalentes, todos los efectos sobre un objeto de movimiento rápido en relatividad especial también se aplican a objetos profundos en campos gravitacionales. Un objeto cercano a una fuente de gravedad emitirá luz desplazada Doppler, como si se estuviera alejando rápidamente. Los objetos cercanos a las fuentes gravitacionales también parecerán que el tiempo se ralentiza, y el campo doblará cualquier luz entrante. Esto puede hacer que una fuente de gravedad fuerte doble la luz como una lente, enfocando objetos distantes; Este fenómeno a menudo se encuentra en la astronomía del cielo profundo, donde una galaxia doblará la luz de otra para que aparezcan múltiples imágenes.