La manzana de la discordia

Una de las finalidades de la Ciencia consiste en explicar los hechos de la naturaleza. Para ello, los científicos se ocupan de registrar los datos que tales hechos proporcionan, de tal manera de resumir nuestro conocimiento del mundo que nos rodea en base a la elaboración de teorías.
Cuando Newton intentó explicar porqué todos los cuerpos eran atraídos hacia el suelo introdujo el concepto de “fuerza a distancia”. Cuenta la historia, o tal vez la leyenda, que esta idea le vino a Newton cuando vio caer una manzana al suelo. Esto desencadenó que su mente comenzara a preguntarse porqué todo los cuerpos caían hacia abajo y no hacia arriba.

Hasta el siglo XVII, la tendencia de un cuerpo a caer era una propiedad inherente a todos ellos, por lo cual no era necesaria una mayor explicación.  

Lo novedoso en la explicación de Newton era la existencia de una “fuerza a distancia”, una fuerza instantánea e invisible que atraía los cuerpos hacia la Tierra. Esta era una idea difícil de aceptar si tenemos en cuenta el desarrollo de la ciencia en aquella época. El mayor progreso se había dado con el estudio de los sólidos. A diferencia de los gases, su presencia era obvia; a diferencia de los líquidos, se los podía manipular con facilidad. ¿Qué era esto de una fuerza invisible que atraía todo? ¿Dije todo? Ah, sí, esa fue otra idea audaz y temeraria de Newton. El pensaba que la influencia de esta fuerza de atracción no se limitaba a distancias cercanas a la Tierra, sino que esta fuerza podía llegar más allá, incluso hasta la propia Luna. Pero, ¿porqué ésta no caía? A primera vista, parecía que los movimientos de la Luna y la manzana no tenían nada en común.   

Por otro lado, no había nada que sostuviera a la Luna en el cielo, como en el caso de las manzanas en un árbol.

Newton se preguntó, entonces, qué sucedería si un cuerpo era lanzado a gran velocidad hacia el firmamento. De acuerdo a sus cálculos, ese cuerpo quedaría orbitando la Tierra. 

El ejemplo de la piedra que gira atada a una cuerda puede ayudarnos a comprender el pensamiento de Newton. La Luna, si bien está cayendo constantemente sobre nosotros, no se precipita sobre la Tierra porque la fuerza centrífuga que la hace girar en torno a nuestro planeta contrarresta la fuerza de atracción gravitatoria sobre la misma. 

De esta manera, Newton llegaba a la idea que debía existir una fuerza de atracción que compensara la fuerza centrífuga para mantener los cuerpos celestes en sus órbitas.

En resumen, la caída de una manzana y el movimiento de la Luna eran dos manifestaciones de un mismo fenómeno. Por lo tanto, la mecánica celeste se convertía en una extensión de la mecánica terrestre, algo que chocaba de lleno con la enseñanza aristotélica de una separación absoluta entre lo celeste y lo terrestre.

La ley de la gravedad de Newton iba creciendo en importancia a medida que los científicos la utilizaban en sus investigaciones. Fue así, que en 1705, el astrónomo Edmund Halley predijo el año exacto en que el famoso cometa volvería a pasar cerca de la Tierra.

Sin embargo, aunque la ley de Newton había permitido explicar el movimiento de los planetas, satélites y cometas mediante sus fórmulas, había otros hechos, como el caso del planeta Mercurio, que no se ajustaban a las predicciones de dicha ley.

Tuvimos que esperar más de doscientos años para que la teoría de la relatividad general de Einstein explicara la gravedad utilizando novedosos conceptos.

Para Einstein, la gravedad no era una fuerza, sino deformaciones del espacio y del tiempo (espacio-tiempo) producidas por la presencia de materia.

En pocas palabras, podría decirse que la materia (la Tierra) le dice al espacio-tiempo cómo debe curvarse y el espacio-tiempo le dice a la materia (la Luna) cómo debe moverse.

Esta alteración en la geometría del espacio-tiempo era la que “atraía” a los cuerpos entre sí, como se muestra en el siguiente video.

 La Ciencia explica la gravedad

Notemos que para Newton, la gravedad era causada por la materia, más precisamente, por una propiedad de la materia conocida como masa. Pero en la teoría de Einstein, la masa no podía ser la única fuente de gravedad, ya que existía una relación íntima entre masa (m) y energía (e). 

Por lo tanto, la energía también era una fuente de gravedad en la teoría de la relatividad.

Para Newton, la gravedad era una fuerza instantánea; para Einstein, las deformaciones del espacio-tiempo no podían viajar más rápido que la luz (c).
Esto pone de relieve que ver cosas diferentes implica la posesión de conocimientos diferentes acerca de un mismo fenómeno.
Desde que fue publicada por primera vez, hace casi cien años, la teoría de la relatividad general ha superado todas las pruebas, lo cual no significa que sea la explicación definitiva de la gravedad. Siempre existe la posibilidad de que aparezcan nuevos conceptos con mayor potencia explicativa.

Así es la historia de los conceptos con los cuales se construyen los edificios de la Ciencia, pero que algún día terminan derrumbándose para dar lugar a otros edificios más grandes.