La teoría de la relatividad incluye tanto a la teoría de la relatividad especial como a la de relatividad general, formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.
La teoría de la relatividad especial, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento.
La teoría de la relatividad general, publicada en 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana, aunque coincide numéricamente con ella paracampos gravitatorios débiles y "pequeñas" velocidades. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.
No fue hasta el 7 de marzo de 2010 cuando fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israelí de Ciencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El manuscrito contiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración.
2015 marca un hito importante en la historia de la física: hace cien años, en noviembre de 1915, Albert Einstein escribió las famosas ecuaciones de campo de la relatividad general. La relatividad general es la teoría que explica todos los fenómenos gravitacionales que conocemos (las manzanas que caen, en órbita alrededor de planetas, galaxias escapar ...) y sobrevivió un siglo de continuas pruebas de su validez. Después de 100 años se debe considerar como una teoría de libro clásica, pero la relatividad general se mantiene joven de espíritu, su idea central, el hecho de que el espacio y el tiempo son dinámicos e influenciados por la presencia de materia, sigue siendo alucinante y difícil de aceptar como un hecho bien probado de vida.
El desarrollo de la teoría fue impulsada por los experimentos que se llevaron a cabo principalmente en el cerebro de Einstein (es decir, los llamados "experimentos mentales"). Estos experimentos se centraron en el concepto de la luz: "¿Qué sucede si la luz es observada por un observador en movimiento?" "¿Qué pasa si la luz viaja en presencia de un campo gravitatorio?" Naturalmente, varias pruebas de la relatividad general tienen que ver con la luz también: el primer éxito de la teoría y la que hizo la teoría conocida por todo el mundo, fue la observación de la desviación de la luz por el sol. Eddington en 1919 fue capaz de observar, durante un eclipse, el efecto del Sol sobre la luz procedente de una lejana estrella. La deflexión observada estaba en perfecto acuerdo con la teoría de Einstein, mientras que la predicción de la vieja teoría de Newton estaba fuera por un factor de 2: un triunfo de Einstein! Hoy en día, la desviación de la luz por los objetos astrofísicos (! Que es la óptica con lentes muy grandes) es una herramienta que se utiliza con éxito para explorar el Universo: se llama efecto de lente gravitatoria.
La luz seguía siendo fundamental, incluso en las pruebas posteriores de la teoría. Por ejemplo, en la denominada gravitacional redshift:. La frecuencia de la luz cambia cuando se mueve en un campo gravitatorio, otras predicciones de la relatividad general, probado experimentalmente desde 1959 En realidad, el matrimonio feliz entre la luz y la relatividad general es importante cada vez que usamos un GPS dispositivo: efectos relativistas generales son cruciales para determinar nuestra posición con la precisión requerida!
Pero lo más sorprendente predicción de la relatividad general no tiene que ver con la luz, sino más bien con su ausencia! Los agujeros negros son objetos tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de su fuerte campo gravitatorio! . Una vez más, no es ciencia ficción: los agujeros negros son objetos por ahora estándar que nosotros (indirectos!) observar y estudiar.
En mucho más grandes, escalas cosmológicas, el corrimiento al rojo gravitacional de la luz de galaxias y estrellas en explosión (supernovas) constituye la herramienta básica que nos permite "mapear" el universo y estudiar su "geometría". Es a través de estas herramientas que nos dimos cuenta de que el universo está en expansión, es decir, todas las galaxias se alejan unas de otras. Incluso más recientemente, se hizo evidente que esta expansión es, de hecho, acelerar! Como consecuencia de ello, nos dimos cuenta de que hay una nueva forma (oscura) de la energía presente en el Universo! Cabe subyacente que se hicieron posibles todos estos descubrimientos asombrosos y sorprendentes mediante el estudio de la luz que proviene de astrofísicos distantes en el marco de la relatividad general.
Desde la cosmología viene otra conexión entre la luz y la Relatividad General, en relación con los primeros momentos de nuestro Universo. La relatividad general predice que nuestro Universo proviene de un estado muy enérgico, el Big Bang, y una muestra de ello está impreso en el microondas cósmico llamado Background: CMB. El CMB es la luz producida en el caliente Temprano Universo en el momento en que su densidad disminuye finalmente permitió que los fotones viajen libremente. Esta misma luz podemos ver hoy en día y nos proporciona una valiosa información de cómo se veía el universo cuando su edad era sólo 1/30000.
¿Qué pasa con los futuros descubrimientos? Estamos esperando con impaciencia (en 2015?) De la primera detección de ondas gravitacionales, es decir, "ondas" en el tejido del espacio-tiempo, otra fascinante predicción de la relatividad general, tan loco que ni siquiera Einstein creía en ella.
Los producidos en las primeras etapas de la historia del Universo se pudo detectar, de manera indirecta, como patrones peculiares en la polarización de la luz CMB. Dicha detección podría proporcionarnos información muy valiosa sobre el universo primitivo, empujando aún más atrás en el tiempo nuestra "vista".
