LA GRAVITACION SEGUN NEWTON Y EINSTEIN : DOS COLOSOS....DOS VISIONES !!!

La gravitación es la interacción más importante a gran escala y determina la estructura del universo; en cambio, a nivel microscópico, su presencia es prácticamente despreciable.

La primera teoría (en el sentido actual del término) acerca de la gravitación fue la teoría de Newton, la cual permite explicar en forma bastante precisa los movimientos planetarios (aunque no siempre se consideró así; durante los siglos xvii y xviii parecía que la teoría de Newton no era capaz de reproducir los movimientos de Júpiter y Saturno, hasta que Laplace demostró que ello se debía al método de cálculo empleado). De acuerdo con la teoría de la gravitación de Newton, la interacción gravitacional se propaga instantáneamente, es decir, con una velocidad infinita.Este hecho hace incompatible la teoría gravitacional de Newton con la teoría especial de la relatividad (establecida en su forma actual por Einstein en 1905), ya que esta última (confirmada ampliamente en forma experimental), entre otras cosas, no permite señales o interacciones que se propaguen más rápidamente que la luz. La incompatibilidad mencionada tuvo como consecuencia que en las primeras décadas de este siglo se buscara una nueva teoría de la gravitación acorde con los resultados de la teoría especial de la relatividad. Así, en 1915, guiado por el llamado principio de equivalencia (que en su forma débil corresponde al hecho, ya conocido por Galileo y Newton, de que la aceleración producida por el campo gravitacional en un punto del espacio sobre cualquier cuerpo colocado allí, no depende de las características de éste) y el formalismo de la geometría diferencial, Einstein obtuvo una teoría para el campo gravitacional que, en el caso de campos débiles y cuerpos con velocidades mucho menores que la de la luz, lleva prácticamente a los mismos resultados que la teoría de Newton. Mientras que en la teoría de Newton, al igual que en la física clásica, se supone que el espacio y el tiempo son absolutos e independientes entre sí, en la teoría de Einstein el espacio y el tiempo forman una sola entidad cuyas características dependen de la materia presente y el campo gravitacional corresponde a la curvatura del espacio-tiempo.La esencia de la teoría de Einstein es que la masa de un cuerpo deforma el espacio tiempo a su alrededor. En ausencia de masa, el espaciotiempo es plano y una partícula se mueve en línea recta porque nada influye sobre su trayectoria, pero en presencia de una masa gravitante, el espacio tiempo se curva y una partícula se mueve a lo largo de una geodésica. De acuerdo, con esta interpretación de la gravedad, un planeta gira alrededor del Sol porque sigue una trayectoria geodésica en el espaciotiempo deformado por la masa solar.
De manera más formal se puede decir que la teoría de la relatividad requiere postular que la velocidad de la luz, (la de los fotones), a diferencia de la de los objetos que tienen masa (peso) es la misma en todos los sistemas de referencia.

Y además, de ella resulta que la masa y la energía pueden convertirse una en la otra (lo que hoy resumimos con la famosa fórmula E=mc²).

¿Por qué la mecánica Newtoniana pasa a ser sólo una aproximación?

Einstein descubre que la única manera de hacer consistente su teoría es postular que la luz se mueve siempre a la misma velocidad.Es una constante universal, que uno simboliza con la letra c y que siempre es la misma en todos los sistemas de referencia.

Comprueba que hay que rehacer la mecánica de Newton, hecha en los años 1600, porque en ella se describían fenómenos a velocidades mucho más lentas que la de la luz, que es 300.000 kms por segundo.

Pero cuando uno quiere describir todos los fenómenos, incluyendo los de velocidades muy altas, no queda más remedio que aceptar este postulado.Se suele decir que con esta teoría, el tiempo pasa a ser relativo. ¿Qué significa esto? Galileo se había dado cuenta de que si uno quería medir un punto dentro de un barco, digamos el mástil, para la gente que estaba en el barco, el mástil estaba siempre en el mismo lugar. En cambio para la gente que estaba en la costa, el mástil se movía.

Lo que hace Einstein es darse cuenta que eso que uno tan naturalmente entiende (para el espacio), que es lo que llamamos la relatividad de Galileo, además uno debe hacerlo para el tiempo.
Los científicos pensaban antes de los trabajos de Einstein que el tiempo era una cosa absoluta.
Con Einstein, el tiempo cambia de acuerdo al sistema en que lo estemos midiendo. Esto va contra la intuición.Esto tiene consecuencias impensadas, por ejemplo, empezamos a preguntarnos, ¿no habrá un sistema en el que lo que yo aquí llamo en mi casa futuro, es en otro sistema pasado?.

Entonces yo podría hacer esos viajes famosos en la ciencia ficción, bastaría moverme de una manera adecuada en un sistema adecuado, en el que lo que yo llamó atrás en el tiempo, es el futuro en otro sistema. Todo esto describe que el tiempo también pasa a ser relativo.

Este fenómeno es el que daría explicación a la famosa paradoja de los gemelos :
(En la que tenemos dos gemelos, uno de los cuales se queda en la Tierra y el otro parte en un largo viaje por las estrellas a gran velocidad. Como la velocidad produce un transcurso más lento del tiempo, al volver a la Tierra el astronauta será más joven que el que se ha quedado en la Tierra (dilatación del tiempo). Exactamente. Ahora bien, si uno viaja a las velocidades en que viajamos nosotros es despreciable el cambio. Cuando las velocidades en que viaja una de esas personas empieza a ser más cercana a la velocidad de la luz, ese fenómeno de sincronización de relojes se hace más y más brutal, y entonces puede pasar que un reloj en reposo mide tres minutos y otro en movimiento un tiempo muy diferente .

Evidentemente ,la teoría de Einstein predice diversos efectos que no se pueden derivar de la teoría de Newton. Varios de estos efectos han sido confirmados experimentalmente y, a pesar de que se han propuesto otras teorías posteriores a la de Einstein, esta es la teoría (no cuántica) más satisfactoria con la que se cuenta hasta ahora.

En la teoría de la gravitación de Newton, la órbita de un planeta debe ser una elipse con una orientación fija en el espacio; en cambio, en la teoría de Einstein, dicha órbita es una curva más complicada, similar a una elipse cuyos ejes rotan en el mismo sentido que el planeta. Para los planetas del sistema solar esta precesión de los ejes es pequeñísima y es más notoria en el caso de Mercurio. Ya desde mediados del siglo pasado se conocía la precesión de la órbita de Mercurio y de las dificultades de la teoría de Newton para explicarla. El cálculo basado en la teoría general de la relatividad concuerda bastante bien con las mediciones.Otro efecto que, a pesar de su pequeñez, ha sido verificado satisfactoriamente es la desviación de los rayos de luz por un campo gravitacional. Las teorías de la gravitación de Newton y de Einstein establecen que un rayo de luz que pase, por ejemplo, cerca del Sol, se desvíe un poco de una trayectoria rectilínea, pero de la teoría de Einstein se obtiene un ángulo de desviación que es el doble del predicho por la teoría de Newton. La primera medición de esta desviación se realizó durante el eclipse de Sol ocurrido en mayo de 1919 y, después de esta confirmación de la teoría general de la relatividad, Einstein comenzó a ser conocido mundialmente.
A diferencia de la teoría de Newton, la teoría de Einstein supone que la interacción gravitacional, manifestada por la curvatura del espacio-tiempo, se propaga no con una velocidad infinita, sino con la velocidad de la luz. Un cuerpo o conjunto de cuerpos en movimiento puede generar un campo gravitacional variable que, de acuerdo con la teoría, se propaga como ondas similares a las ondas electromagnéticas. De hecho, al considerar la teoría general de la relatividad en la aproximación lineal (es decir, despreciando en las ecuaciones para el campo gravitacional algunas contribuciones supuestamente pequeñas, de tal manera que las ecuaciones resultantes puedan tratarse más fácilmente) se halla que las ondas gravitacionales deben tener varias propiedades en común con las ondas electromagnéticas, por ejemplo, presentan dos tipos de polarización y llevan impulso y energía.Los primeros intentos hechos para detectar ondas gravitacionales (las cuales deben estarse produciendo continuamente por la explosión de estrellas o, simplemente, por el movimiento orbital de cuerpos con gran masa) fueron realizados alrededor de 1965 por Joseph Weber. El detector diseñado por Weber consiste en un cilindro sólido de medio metro de diámetro, y uno o dos metros de largo. La idea básica es que al llegar una onda gravitacional al cilindro, en éste se produzcan oscilaciones que puedan ser detectadas convirtiendo las vibraciones en señales eléctricas. Al estimar la intensidad de las ondas gravitacionales producidas por los fenómenos astronómicos conocidos, se encuentra que, debido a las grandes distancias involucradas y a la pequeñez de la constante de gravitación universal, la cual determina el acoplamiento de la materia con el campo gravitacional, estas ondas deben producir en el detector movimientos extremadamente pequeños, del orden del tamaño del núcleo atómico. lo que es muy difícil y aún cuando Weber ha manifestado haber detectado estas ondas ,otros científicos no han podido lograrlo mediante el uso de otros disposivos.La detección de las ondas gravitacionales en forma directa no sólo constituiría una esperada confirmación de la teoría de Einstein, sino que proporcionaría una nueva "ventana" para observar el universo pues es de esperarse que la detección de la radiación gravitacional agregue una forma complementaria de obtener información sobre el universo y, posiblemente, lleve al descubrimiento de fenómenos astronómicos no revelados por los métodos de observación disponibles actualmente.

A pesar de la importancia de la teoría gravitacional de Einstein y de manera análoga ,a como la incompatibilidad de la teoría de la gravitación de Newton con la relatividad especial llevó a la búsqueda de una nueva teoría de la gravitación que la reemplazara, desde los años veinte se ha buscado una teoría de la gravitación que tome en cuenta la naturaleza cuántica de la materia y que sustituya la teoría de la gravitación de Einstein.Aunque se han tenido algunos progresos en esta materia ,la búsqueda continúa y se avizora un largo y arduo camino.