La Ley de Gravitación está Incompleta
A finales del siglo XIX los astrofísicos tenían un verdadero grano en el culo. Sí, un grano en el culo: un problema sutil, pequeño, casi inapreciable…
Pero que no paraba de molestarles: Mercurio se movía raro.
Su órbita no está quieta, sino que también rota en un movimiento muy lento que se llama precesión.
Y cuando los físicos intentaban predecir cuán rápida era esta precesión poniendo en la batidora la fuerza gravitacional del Sol y el resto de planetas, el cálculo fallaba.
los físicos intentaban predecir cuán rápida era esta precesión poniendo en la batidora
Había algún
factor que no estaban teniendo en cuenta; algo se le estaba pasando ¡y no sabían el
qué! Desde que Le Verrier se percató del “grano
en el culo”, los científicos intentaron apañarlo de muchas maneras, incluso pensaron
que era por culpa de un planeta nuevo que no habían descubierto, como ya hablamos en
el vídeo anterior. Pero la cosa no se quedó ahí, tras el pufo
de Vulcano otros científicos tomaron el testigo de explicar qué demonios pasaba con Mercurio.
Y no era un problema fácil; las opciones habían disminuido muchísimo. El astrónomo
Newcomb había destrozado la idea de que fuera causado por algún tipo de materia girando
muy cerca del Sol, así que nada de nuevos planetas, ni planetoides ni cinturones de
asteroides. La única hipótesis que sobrevivió fue la de Seeliger: una especie de halo de
polvo y gas que rotaba cerca del sol. Una manera de verlo sería a través de la Luz
Zodiacal, ese brillo que a veces se puede ver al anochecer y al atardecer.
Sin embargo, parece que la peña cogía esta idea con pinzas: midiendo la intensidad de
la Luz Zodiacial resultó que la cantidad de polvo era mucho menor de la necesaria para
provocar la precesión de Mercurio. Asi que esta idea acabó caput.
En estas circunstancias el problema solo les dejó un camino que recorrer. Si no podían
cambiar los elementos del sistema solar, no quedaba otra que modificar algo sagrado: la
Ley de Gravitación Universal. Es decir, que el problema no era que había que añadir
un planeta o algo así al cálculo, había que cambiar como los propios planetas y el
Sol se atraían. Modificar la Gravedad. Puro vértigo.
Una de las primera propuesta para modificar la gravedad fue la que hizo Hall. Él pensó:
“tal vez lo que ocurre es que el dos de ley de newton no es exactamente un dos. Puede
que sea un número muy muy cercano y solo hay que añadir unos cuantos decimales”.
Y no es descabellado. Por ejemplo, en la naturaleza hay montones de cosas que parecen círculos
pero si te pones a medirlos verás que no son círculos perfectos. De hecho, ni utilizando
el compás más perfecto del mundo es posible hacer un círculo de verdad, ese círculo
matemático vive en nuestra mente. Del mismo modo, puede que ese dos de la ley de Newton
sea solo una idealización nuestra y que el Universo sea más crudo y con detalles más
finos. Hall hizo el cálculo: “¿Cuánto hay que
cambiar el dos de la ley de gravitación para que la precesión de mercurio salga bien?”
El resultado fue que tenía que pasar a ser 2.00000016. Asi que, ¿ya está? Con esta
nueva ley de gravitación… ¿Problema resuelto y “roll the credits”? Pues no.
Mirad, con la ley original de Newton puedes entender y predecir correctamente cómo funciona
la gravedad en la Tierra, cómo orbita la Luna, como lanzar un cohete al espacio y cómo
se mueven los planetas, incluso predecir que hay uno más. Todo a la vez.
Luego si tienes que cambiar algo de aquí lo tienes que hacer a bisturí, con muchísima
precisión. Tócala demasiado y todos los problemas pueden dejar de resolverse a la
vez. Eso fue lo que le pasó a Hall. Y es que Newcomb descubrió que no solo era
Mercurio el que tenía un movimiento anómalo. Resultaba que tanto a Venus, a la Tierra como
a Marte le pasaba lo mismo aunque en menor grado. Y aunque los decimales extra de Hall
podían cuadrar la precesión de Mercurio, por ejemplo, fallaban al predecir la órbita
anómala de Venus. Esto tampoco es una gran sorpresa, al fin
y al cabo lo único que hizo Hall fue cuadrar al milímetro una cifra para que la predicción
de Mercurio encajase con lo que observaba. No hay argumentos físicos poderosos. Es decir,
fabricó una solución para ese problema particular. Y ¡vaya! que has probado con Venus y no te
ha funcionado. *pretends to be shocked*. Este tipo de teorías tienen un nombre pijo:
“hipótesis ad hoc”. Las teorías ad hoc no solo tienen el problema de que cuando intentas
generalizarlas la cagan, sino que también tienden a enrevesarse. Un ejemplo: el modelo
del Cosmos de Ptolomeo, esa idea de que la Tierra era el centro del Universo y que el
resto de planetas giraban entorno a ella metidos en varias órbitas internas llamadas epiciclos.
Vistos así, los movimientos de algunos cuerpos son tan extraños que necesitas que estén
en epiciclos, dentro de epiciclos y epiciclos, de tal manera que cada uno tiene que rotar
con una velocidad muy adaptada a las observaciones. Se sabe que en las formulaciones más finas
de este modelo, cada planeta tenía que estar metido entre 40 y 60 epicilos para que la
cosa encajara. Ay, esa gente haciendo Fourier sin saberlo. El rey Alfonso X el Sabio, cuando
le enseñaron este modelo del Universo, comentó "de haber estado presente en el momento de
la creación, podría haber dado excelentes consejos al respecto".
Y, no me malinterpreteis, el modelo ptolemaico funcionaba y de hecho fue la propuesta más
científica y de precisión durante siglos… Pero aun así no se puede negar que el sistema
solar se convertía en un “mamotreto”, un mecanismo miles de veces más complicado
y enrevesado de lo que sabemos que es realmente. Y todo por aferrarte a una idea. Aferrarte
a que la Tierra tiene que ser el centro del Universo. Y ahora que lo dices…¿Qué teoría
hay que se aferra como un clavo ardiendo a una premisa y tiene que acabar aceptando fenómenos
mágicos y anti científicos para que todo medio encaje?¿Qué podrá ser?
Pero, volviendo a Mercurio, la modificación de Hall no fue la única propuesta que se
hizo. Durante años, muchos físicos intentaron modificar la gravedad de varias maneras, a
veces planteando ecuaciones inspiradas en las del electromagnetismo (ese campo de estudio
estaba de moda...). Pero ninguna hipótesis fue totalmente satisfactoria: o bien no cuadraba
exactamente la precesión de Mercurio, o bien alteraban la órbita de otro planeta, o bien
se veían forzados a modificar cosas como la masa de la Tierra
Se tuvo que esperar hasta 1915 cuando un niño zanjó el problema. Y ese niño resultó ser
el mismísimo Albert Einstein. Solo que no era un niño, era un señor con bigote.
¡Exacto! Lo que resolvía el problema de Mercurio era la relatividad general, la manera
actual que tenemos de entender la gravedad; la idea de que la gravedad es una consecuencia
de vivir en un espacio tiempo curvo. Lo que planteaba Einstein es que Mercurio al estar
tan cerca del Sol sentía una gravedad mucho más intensa y rica en detalles. ¿Cuáles
eran estos detalles? ¿Cómo la relatividad general cambia la Ley de Gravitación Universal?
Bueno… la cosa no es tan fácil. Y es que la relatividad general no se limita a cambiar
un poco la formulita de Newton. Es una manera completamente nueva de reinterpretar lo que
es la gravedad a través de matemáticas mazo chungas.
Pero, grosso modo, a ojo de buen cubero, de manera efectiva se puede corregir la Ley de
Gravitación Universal para que vaya acorde con la Relatividad General, introduciendo
un término que va con r a la cuarta. Esta es una ecuación mucho más completa que la
de Newton y cuando Einstein la puso en marcha y calculó con ella cuanto debía ser la precesión
de Mercurio (BOOM) clavó la cifra. 43 segundos de arco por siglo.
En cierta manera, toda esta movida con Mercurio se resume con esta analogía: A un mecánico
le entra un coche roto que no arranca. El tio no tiene ni idea de dónde está exactamente
el problema, así que se dedica a hacerle chapuzas. Que si atornilla por aquí, que
si conecta por allá… El coche se va encendiendo a duras penas. Hasta que llega una pava, le
echa un ojo por encima y dice “oh.”. Toca un botón y el coche arranca.
Esto personalmente me llega al corazón, porque la relatividad general surge de ideas muy
elegantes: la curvatura del espacio-tiempo, el principio de equivalencia…¡No de cuadrar
un número que un astrónomo te ha dado! Por no hablar que la Relatividad con el tiempo
nos ha mostrado que puede predecir todo tipo de fenómenos: lentes gravitacionales, ondas
gravitacionales, la apariencia de agujeros negros… Todo a la vez. El mismo logro que
conseguía la ley de Gravitacion de Newton. Y en el fondo esta es una de las metas de
la física. Poder resolver el mayor conjunto de problemas, por muy diferentes que sean,
partiendo de pocos elementos y sin liar las cosas. Y oye puede que el Universo no nos
deje, que funcione de un modo más complicado y que tengamos que aceptar que la realidad
no es tan sencilla… Pero hasta ahora la cosa ha ido al revés. La elegancia siempre
ha sido la respuesta correcta. Veremos cuanto aguanta.
¡Gente, esto es todo por hoy! Nos vemos la semana que viene con un poquito más de ciencia.
Y, como siempre, muchas gracias por vernos.
