La gravedad

De Aristóteles a Galileo

Para Aristóteles los objetos pesados caían más rápido que los livianos porque buscaban su "lugar natural", el centro de la Tierra. La idea sobrevivió casi 2.000 años hasta que Galileo Galilei, a fines del siglo XVI y comienzos del XVII, la puso a prueba con planos inclinados. Demostró que, sin la resistencia del aire, todos los cuerpos caen con la misma aceleración y que la distancia recorrida crece con el cuadrado del tiempo. La famosa escena de las bolas lanzadas desde la Torre de Pisa probablemente es una leyenda contada por su discípulo Vincenzo Viviani, pero el resultado es real: en 1971 el astronauta David Scott dejó caer un martillo y una pluma en la Luna, y ambos tocaron el suelo a la vez.

La manzana y la Luna

En 1666, durante la peste que cerró la Universidad de Cambridge, Isaac Newton se refugió en Woolsthorpe. Allí se preguntó si la fuerza que hace caer una manzana podía ser la misma que retiene a la Luna. En 1687 publicó los Principia y la ley de gravitación universal: dos masas se atraen con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:

Por primera vez el cielo y la Tierra obedecían una misma ley. Con ella se explicaron las órbitas elípticas que Kepler había medido, las mareas y la trayectoria de los cometas. Edmond Halley predijo el regreso de "su" cometa para 1758; volvió puntual en diciembre de ese año, dieciséis años después de su muerte. En 1846, irregularidades en la órbita de Urano llevaron a Urbain Le Verrier a calcular dónde debía haber otro planeta: Neptuno apareció a menos de un grado del punto predicho.

La constante $G$ es diminuta, unos $6,674\times 10^{-11}$ N·m²/kg². Henry Cavendish la midió por primera vez en 1798 con una balanza de torsión, experimento conocido como "pesar la Tierra".

Einstein: el espacio se curva

Newton nunca supo explicar cómo actuaba la gravedad a distancia. En 1915 Albert Einstein propuso la relatividad general: la masa y la energía curvan el espacio-tiempo, y los objetos simplemente siguen las líneas más rectas posibles en esa geometría deformada. La teoría explicó un desfase en la órbita de Mercurio que Newton no podía justificar y predijo que la luz se desvía al pasar junto al Sol, algo que Arthur Eddington confirmó durante el eclipse del 29 de mayo de 1919.

• El tiempo corre más lento cerca de grandes masas: los relojes de los satélites GPS deben corregirse unos 38 microsegundos por día.
• Las masas en aceleración emiten ondas gravitacionales, detectadas por LIGO el 14 de septiembre de 2015, producto del choque de dos agujeros negros a unos 1.300 millones de años luz.
• Si la curvatura es extrema nace un agujero negro, del que ni la luz escapa.

Dato curioso: la gravedad es, por lejos, la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales; un pequeño imán de heladera vence la atracción de todo el planeta Tierra sobre un clip.

El gran misterio pendiente

En la superficie terrestre la gravedad acelera los objetos a unos 9,8 m/s²; en la Luna, apenas a una sexta parte. Aun así, la física no ha logrado unir la relatividad general con la mecánica cuántica. Una teoría de la "gravedad cuántica" sigue siendo uno de los mayores desafíos de la ciencia.