10 preguntas para entender la teoría de la relatividad general de Einstein
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10 preguntas para entender la teoría de la relatividad general de Einstein

El 25 de noviembre de 1915, Albert Einstein presentó la formulación definitiva de su teoría de la relatividad general, introduciendo el misterioso concepto de la curvatura del espacio-tiempo. Con la ayuda del físico Roberto Emparan, profesor ICREA de la Universidad de Barcelona, nos adentramos en los entresijos de esta teoría, que superó a su creador al plantear la existencia de objetos en los que no creía: los agujeros negros.
Por Agencia Sinc
20 de noviembre, 2015
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¿Qué conmemoramos exactamente este 25 de noviembre de 2015?

Se cumplen justo 100 años del día en que Albert Einstein explicó en una conferencia ante la Academia Prusiana de Ciencias, en Berlín, las ecuaciones definitivas de su teoría general de la relatividad. Tras casi una década de tortuosos intentos de compatibilizar la fuerza gravitatoria con su teoría especial de la relatividad (1905), y con el matemático David Hilbert pisándole los talones, por fin dio forma precisa y definitiva a la que se considera una de las cimas intelectuales de la humanidad. Su presentación se publicó aquel mismo día, 25 de noviembre de 1915, en las actas (Proceedings o Sitzungsberichte) de la academia.

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Einstein publicó el 25 de noviembre de 1915 su ecuación de la relatividad general. / Actas de la Academia Prusiana de Ciencias

¿Einstein presentó ese mismo día la ecuación que hoy se utiliza?

En realidad es un sistema de diez ecuaciones, pero se pueden escribir de manera unificada, utilizando una sola vez el signo “=”, y resumirlas en una sola: Rμν -1/2 gμν R = 8πG Tμν. En la forma original en la que la escribió Einstein en su artículo, la notación (usa índices latinos en lugar de griegos, por ejemplo) y la distribución de términos es ligeramente distinta, pero aún así es totalmente equivalente a esta.

¿Qué significa Rμν -1/2 gμν R = 8πG Tμν en un lenguaje que todos podamos comprender?

En lenguaje común, la nueva ecuación de Einstein relaciona dos aspectos: curvatura del espacio-tiempo ↔ Masa (energía). Por ponerlo en contexto, anteriormente la teoría de la gravedad de Newton, el mayor éxito de la revolución científica del siglo XVII, aportaba dos leyes que podemos visualizar así:

Masa → Gravedad; y

Fuerza de gravedad → Movimiento de cuerpos masivos,

donde “→” podemos leerlo como “crea”.

Es decir, una masa –por ejemplo, la Tierra– crea un campo gravitatorio, que a su vez ejerce una fuerza que controla el movimiento de otras masas, como una manzana o la Luna. Con la aportación de Einstein, la teoría de Newton se veía ahora desbancada por otra que la incluía como una aproximación solo válida para masas y velocidades relativamente pequeñas. Pero la teoría de Einstein era mucho más que un refinamiento de la de Newton: cambiaba completamente el concepto de qué es y cómo actúa la gravedad.

¿Qué diferencias hay entre la visión clásica del mundo de Newton y la relativista de Einstein?

“La eliminación de la gravedad como una fuerza ‘real’ es el elemento más revolucionario de la relatividad general”

Hay dos esenciales. Por una parte, en la formulación de Einstein desaparece la noción de gravedad, que ha sido sustituida por algo más misterioso y sugerente: la curvatura del espacio-tiempo. Y, por otra, unifica en una sola ecuación las dos leyes básicas de la teoría newtoniana. Es decir, ambas “→” quedan aunadas en una sola “↔”. Sin duda alguna, la eliminación de la gravedad como una fuerza ‘real’ y su interpretación como un ‘efecto aparente’ de la curvatura del espacio-tiempo es el elemento más revolucionario de la teoría. De esta manera, Einstein explicaba con una simplicidad pasmosa la observación de Galileo de que, en ausencia de fricción, todos los cuerpos caen al mismo ritmo: los objetos se mueven en un mismo espacio-tiempo que, al estar curvado, produce la impresión de movimiento bajo una fuerza que actúe sobre ellos.

¿Podemos visualizar el concepto de la curvatura del espacio-tiempo?

Es habitual representar sus efectos como el movimiento de canicas en una cama elástica deformada por el peso de una masa mayor. Aunque ilustrativa, esta analogía no consigue transmitir el hecho esencial de que la curvatura del espacio-tiempo apenas afecta las direcciones espaciales de la cama elástica, sino que se produce mayoritariamente en la dirección del tiempo. La teoría es demasiado rica y sutil como para dejarse capturar completamente por analogías e imágenes simplificadas.

espaciotiempo

La representación de la curvatura del espacio-tiempo como una ‘cama elástica’ presenta limitaciones. / Wikipedia

Entonces, ¿no hay forma de representar con una imagen sencilla la teoría de la relatividad?

Habría que utilizar distintas imágenes para ilustrar diferentes aspectos de la teoría, pero no hay una que lo capture todo correctamente. Lo de la cama elástica está bien, pero tiene limitaciones serias. Por ejemplo, no sirve para ilustrar ni medianamente bien lo que es un agujero negro, y da lugar a confusiones: ¿Cómo es que decimos que la curvatura es tan pequeña que no la notamos habitualmente y, sin embargo, es suficientemente grande como para que un proyectil, o la Luna, sigan una trayectoria curva en lugar de recta? Habría que explayarse mucho para explicar que nos movemos mucho más en el tiempo que en el espacio, y lo que eso conlleva.

“La teoría es demasiado rica y sutil como para dejarse capturar completamente por imágenes simplificadas”

¿Qué relaciona la relatividad general con los agujeros negros?

Todo comienza en aquel mismo año 1915. En una carta fechada el 22 de diciembre, ¡nada menos que desde el frente de guerra ruso!, el astrónomo alemán Karl Schwarzschild comunicaba a un –imaginamos– atónito Einstein que había encontrado una solución extremadamente simple a sus ecuaciones. En concreto, para el caso de la curvatura (o gravedad) que crean los cuerpos masivos como el Sol, la Tierra, las estrellas y de unos objetos que ninguno de los dos vivirían para reconocer: los agujeros negros. Son pozos insondables y absolutos, más fantásticos que la más delirante creación de la imaginación humana.

¿Einstein creyó en los agujeros negros?

La predicción de la existencia de los agujeros negros que implicaba la teoría fue tan radical –aún más que la expansión del universo– que ni siquiera Einstein fue capaz de entenderla. Fue uno de sus principales errores. Solo se aceptó después, tras un largo y arduo proceso completado en los años 60, dando así un magnífico ejemplo de que las mejores teorías de la física son a menudo ‘más listas’ que sus propios creadores. Hoy en día sabemos que los agujeros negros son reales. Recientemente en la película Interstellar hemos podido ver una de las mejores representaciones de lo que las ecuaciones de Einstein pueden llegar a contener.

¿Por qué los agujeros negros también ‘enfrentan’ a la relatividad y la física cuántica?

“La próxima vez que su navegador GPS le diga que ha llegado a su destino, agradezca a Einstein sus años de intenso trabajo”

Imagina que se te cae tu móvil o tableta a un agujero negro. ¿Hay alguna posibilidad, por muy remota que sea, de que recuperemos la información que había en ellos? La teoría de Einstein nos dice que no: cuando algo ha cruzado el horizonte del agujero negro, ya no es posible recibir ninguna señal suya. Sin embargo, la mecánica cuántica nos dice que la información nunca se puede perder: se puede embrollar muchísimo (como sucede si quemamos la tableta), pero en principio siempre ha de ser posible extraerla de nuevo. Esta contradicción entre ambas teorías se conoce como la paradoja de la pérdida de información en los agujeros negros. Esperamos que los esfuerzos en intentar resolver esta cuestión nos ayuden a entender cómo unificar ambas teorías.

¿Tiene alguna aplicación práctica la relatividad general?

Si todavía alguien no está suficientemente impresionado por la nueva visión del mundo que la teoría de Einstein proporciona, y pide una utilidad práctica, basta con que se deje guiar por un navegador GPS. Si este no tuviese en cuenta el efecto, pequeñísimo pero medible, que la curvatura del espacio-tiempo tiene sobre la señal que el aparato recibe de los satélites, nuestros coches acabarían en pocos minutos en la carretera equivocada. Así que la próxima vez que su navegador le diga “ha llegado a su destino” y no se encuentre en el fondo de un barranco o empotrado contra un muro, piense por un instante que eso de la curvatura del espacio-tiempo debe de tener algo de cierto. Agradezca a Einstein los años de intenso trabajo que dedicó a entenderlo, y celebre su culminación en una teoría tan magnífica.

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Soberana 01: la vacuna de Cuba contra la COVID-19 que comienza a probarse en humanos

Cuba inicia este lunes las fases de prueba en cientos de personas de su vacuna contra el coronavirus. Soberana 01 es el nombre con el que la isla bautizó a su fórmula para intentar frenar la pandemia.
24 de agosto, 2020
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Coronavirus en Cuba

Getty Images
Las pruebas de la vacuna cubana empezarán este 24 de agosto. (Foto de archivo)

Alrededor de 700 personas serán las primeras en las que se empezará a probar la vacuna que se está desarrollando en Cuba contra el coronavirus.

Autoridades y científicos de la isla -donde el impacto de la covid-19 ha sido menor que en otros países latinoamericanos- realizaron el anuncio el 18 de agosto y bautizaron al proyecto como Soberana 01.

De cumplirse todas las fases de testeo y si se logra demostrar su seguridad y eficiencia, podría ser la primera vacuna contra el coronavirus desarrollada en América Latina.

Expertos de diferentes institutos de salud y de ciencia de la isla caribeña hicieron la presentación de la vacuna cubana en un encuentro con el presidente Miguel Díaz-Canel hace unos días.

La etapa de prueba en humanos empezará este 24 de agosto y en febrero se sabrá si Cuba acredita tener un producto biofarmacéutico para inmunizar o al menos minimizar los efectos del coronavirus.

Los científicos que desarrollaron Soberana 01 son optimistas, aunque también existen voces fuera de la isla que piden cautela.

Las pruebas

Vicente Vérez Bencomo, director del Instituto Finlay de Vacunas, con sede en La Habana, explicó el 18 de agosto al Jefe de Estado cubano cómo la fórmula será probada en diferentes fases y que estas pueden culminar a mediados de febrero.

Cubanos en control de temperatura

Reuters
Cuba practica un plan de vigilancia epidemiológica constante para frenar el avance de la pandemia.

Los primeros en recibir la vacuna tendrán entre 18 y 80 años, y esta fase de prueba en humanos durará hasta finales de octubre.

El reclutamiento de voluntarios comenzará este lunes 24 de agosto con personas sin alteraciones clínicamente significativas y que otorguen por escrito su consentimiento informando de su participación en el estudio, detalla un reporte de Registro Público Cubano de Ensayos Clínicos en su página web.

Los participantes recibirán dos dosis de la fórmula y el acompañamiento de su evolución en “seguridad, reactogenicidad e inmunogenicidad” estará a cargo del Instituto Finay.

Una siguiente etapa, cuya cantidad de participantes no se detalló, se realizará hasta enero de 2021 y Cuba anunciará los resultados que llegue a producir Soberana 01 hasta el 15 de febrero.

En la mayoría de las vacunas que en la actualidad se prueban en el mundo las dos últimas fases de pruebas se hacen con cientos y a veces miles de personas.

“Ese es el camino que queda por recorrer. Logramos vencer el primer escalón en tres meses. Un escalón que, en términos de coronavirus, es un escalón importante”, dijo Vérez Bencomo en una entrevista con la televisión cubana.

El científico destacó que solo existen 30 candidatos de vacuna aprobados para estudios clínicos y uno de ellos es el cubano.

Cubano con barbijo

Reuters
La isla anunciará los resultados de su vacuna en febrero.

Al menos 150 fórmulas de inmunización se desarrollan en diferentes países para contener la pandemia.

Rusia y China han registrado sendas vacunas, aunque ambas son cuestionada por expertos por la rapidez del proceso y la falta de pruebas masivas.

Los desafíos de Cuba

Felipe Lobelo, experto en epidemiología e investigador de la Universidad de Emory (Atlanta), reconoce que Cuba tiene fortalezas y a la vez algunas limitaciones para convertir a Soberana 01 en una alternativa factible.

“Pueden tener la capacidad científica y tecnológica, otra cosa es desarrollar una vacuna que pase todos los filtros de seguridad y de efectividad. Esos filtros requieren capacidad técnica y tecnológica, pero también logística”, señala.

El médico agrega que el aspecto logístico puede ser donde Cuba tenga algunos problemas dado que no es parte de los circuitos públicos y privados entre gobiernos y farmacéuticas alrededor del mundo.

“Hay una gran colaboración mundial y tal vez Cuba tenga menor acceso a esas redes científicas” añade.

Lobelo sostiene que “no confiaría” en una vacuna que no se haya probado primero en miles de personas y con los diferentes estudios de seguridad. Ese es el desafío que tiene Cuba por delante, según él.

Cubanos con mascarillas

Reuters
Para las autoridades cubanas, contar con una vacuna propia es una cuestión de soberanía.

Y otro de los grandes desafíos que el entrevistado encuentra es la búsqueda de candidatos para realizar las pruebas dado que la población en la isla es comparativamente menor a la de otros países que trabajan en sus fórmulas de inmunización.

El investigador destaca que es importante que existan diferentes fórmulas de vacuna porque pueden tener niveles distintos de efectividad en grupos de población por edad, condiciones de salud o situación geográfica.

Al respecto, el cubano Vérez Bencomo sostiene que Cuba tiene la experiencia y capacidad para desarrollar la fórmula para inmunizar a la población del coronavirus.

“Ya teníamos los conocimientos, sabíamos que teníamos que agarrar el machete y competir por esa vacuna”, indicó en la televisión cubana el 20 de agosto.

El científico añadió que “Soberana, es el primer (candidato) de Latinoamérica y el primero de un país pobre en recursos económicos, pero grande de espíritu”.

“Es la razón también por la que lo hemos logrado”, concluyó.

Pared con el rostro de Fidel Castro

Reuters
Cuba bautizó a su vacuna como Soberana 01.

Soberana 01

En el encuentro con los científicos de la isla, Díaz-Canel recordó una reunión anterior en mayo en la que dio sus argumentos para que Cuba desarrollara su propia fórmula.

“Aunque existan vacunas de otros países, nosotros necesitamos la nuestra para tener soberanía“, afirmó.

Hasta el 18 de agosto, Cuba reportó 3.482 contagios confirmados y 88 fallecidos por covid-19 desde que el virus llegó a la isla en el mes de marzo.

En los últimos días, la isla comenzó a realizar un promedio de alrededor de 4.000 pruebas diarias de coronavirus.

Los pacientes con covid-19 en ese país son tratados con medicamentos que en su mayoría son desarrollados o producidos por la industria biofarmacéutica cubana.

Enlaces a más artículos sobre el coronavirus

BBC

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