La gravedad no es una fuerza

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He estudiado algo de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, y entiendo que afirma que la gravedad no es una fuerza, sino los efectos de los objetos que curvan el espacio-tiempo. Si esto es cierto, ¿por qué se nos instruye en la escuela secundaria que es una fuerza?

Los efectos de la relatividad general son muy débiles a las escalas ordinarias que miramos los humanos, y sería exagerado introducir toda la maquinaria de la relatividad general (que exige un tratamiento matemático considerablemente más avanzado que el de las fuerzas newtonianas ordinarias) para tratar situaciones en las que el error en el que se incurre al utilizar sólo la versión newtoniana es insignificante.

Además, incluso en el tratamiento relativista general se puede considerar que el efecto sobre las partículas en movimiento es una “fuerza”, al igual que se puede considerar que la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que aparece en los sistemas de coordenadas en rotación; véanse también las respuestas a ¿Por qué tenemos que seguir pensando en la gravedad como una fuerza?

Incluso si nos limitamos a una concepción newtoniana del mundo, las fuerzas no existen. Algo esencial que no se enfatiza lo suficiente cuando se enseña física, es que la física (en toda su maravilla) no es más que un modelo matemático de la realidad que percibimos. Ya sea la mecánica newtoniana, la relatividad o la mecánica cuántica.

Si la gravedad no es una fuerza, ¿cómo acelera los objetos?

Siempre se dice que la fuerza de la gravedad es la más extraña de las cuatro fuerzas. Y este argumento, siempre que se presenta en la ciencia popular, al menos, gira en torno a la fuerza relativa de las fuerzas. O para una visión más profunda este excelente hilo. Pero, habiendo estudiado un único y breve semestre de relatividad general, me cuesta ver cómo se considera una fuerza en absoluto.

En el caso de la gravedad, sin embargo, las partículas no interactúan entre sí de esta manera. La relatividad general describe cómo el espacio-tiempo es distorsionado por la energía. Así, lo que antes de Einstein parecía dos cuerpos celestes en órbita, unidos por una fuerza de larga distancia, eran en realidad dos grumos de energía que distorsionaban el espacio-tiempo lo suficiente como para que sus trayectorias en el espacio tridimensional fueran elípticas.

Sin embargo, los teóricos siguen muy preocupados por “unir las 4 fuerzas”. A pesar de que esa molesta 4ª fuerza ha sido bien descrita por las distorsiones del espacio-tiempo. ¿Hay alguna razón para esto que sea comprensible para un recién graduado en física como yo?

Si la gravedad no es una fuerza, ¿qué es?

Los físicos han rastreado tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza -la fuerza electromagnética y las fuerzas nucleares fuerte y débil- hasta sus orígenes en las partículas cuánticas. Pero la cuarta fuerza fundamental, la gravedad, es diferente.

Nuestro marco actual para entender la gravedad, ideado hace un siglo por Albert Einstein, nos dice que las manzanas caen de los árboles y los planetas orbitan las estrellas porque se mueven a lo largo de curvas en el continuo espacio-tiempo. Estas curvas son la gravedad. Según Einstein, la gravedad es una característica del medio espacio-tiempo; las demás fuerzas de la naturaleza actúan en ese escenario.

Pero cerca del centro de un agujero negro o en los primeros momentos del universo, las ecuaciones de Einstein se rompen. Los físicos necesitan una imagen más verdadera de la gravedad para describir con precisión estos extremos. Esta teoría más verdadera debe hacer las mismas predicciones que hacen las ecuaciones de Einstein en todos los demás lugares.

Los físicos piensan que en esta teoría más verdadera, la gravedad debe tener una forma cuántica, como las demás fuerzas de la naturaleza. Los investigadores llevan buscando la teoría cuántica de la gravedad desde la década de 1930. Han encontrado ideas candidatas -sobre todo la teoría de cuerdas, que dice que la gravedad y todos los demás fenómenos surgen de minúsculas cuerdas que vibran-, pero hasta ahora estas posibilidades siguen siendo conjeturales y no se comprenden del todo. Una teoría cuántica de la gravedad que funcione es quizá el objetivo más elevado de la física actual.

¿se puede considerar la gravedad como una fuerza? ¿por qué?

La gravedad (del latín gravitas ‘peso'[1]), o gravitación, es un fenómeno natural por el que todas las cosas con masa o energía -incluidos los planetas, las estrellas, las galaxias e incluso la luz[2]- se atraen (o gravitan) entre sí. En la Tierra, la gravedad da peso a los objetos físicos, y la gravedad de la Luna provoca las mareas de los océanos. La atracción gravitatoria de la materia gaseosa original presente en el Universo hizo que ésta comenzara a fusionarse y a formar estrellas y que éstas se agruparan en galaxias, por lo que la gravedad es responsable de muchas de las estructuras a gran escala del Universo. La gravedad tiene un alcance infinito, aunque sus efectos se debilitan a medida que los objetos se alejan.

La teoría general de la relatividad (propuesta por Albert Einstein en 1915) describe la gravedad no como una fuerza, sino como una consecuencia de las masas que se mueven a lo largo de líneas geodésicas en un espacio-tiempo curvado causado por la distribución desigual de la masa. El ejemplo más extremo de esta curvatura del espacio-tiempo es un agujero negro, del que nada -ni siquiera la luz- puede escapar una vez pasado el horizonte de sucesos del agujero negro[3]. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones, la gravedad está bien aproximada por la ley de gravitación universal de Newton, que describe la gravedad como una fuerza que hace que dos cuerpos cualesquiera se atraigan entre sí, con una magnitud proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

Patricia Gómez

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