El simple hecho de caer
Observar la caída libre de los cuerpos nos ha dado la idea más sofisticada del espacio y el tiempo
Podría estar encerrado en una nuez y sentirme rey de un espacio infinito. William Shakespeare, Hamlet
El universo está hecho de la misma materia que nos forma y es gobernado por las mismas leyes que vemosactuarennuestroderredor. Las fuerzas que provocan la caída de los cuerpos y el oscilar de los péndulos son las mismas que mueven a los astros más lejanos. La luz que se percibe en el tenue reflejo de una página en blanco obedece a los mismos principios que el brillo serpentino de las rocas en algún remoto planeta. La manera precisa como se propaga el calor en las mañanas tibias del otoño sigue la misma pauta que las turbulentas masas de gas en el centro de las estrellas. Este es el carácter de las leyes físicas. Es también el aspecto más asombroso de la ciencia. El movimiento de una pelota en las manos de un niño se describe de la misma forma que el movimiento de las estrellas en su vagar pausado o en su vertiginoso peregrinar.
Hace unas semanas que tres observatorios: Telescopio William E. Gordon en Arecibo, Puerto Rico; Green Bank Telescope en West Virginia, y el Westerbork Synthesis Radio Telescope en Holanda, constataron con exactitud sin precedentes que “caer” es igual aquí que en un sistema de estrellas llamado PSR J0337 + 1715 ubicado en el centro de la constelación del Toro.
Observar la caída libre de los cuerpos ha sido muy fructífero. Algo tan simple como eso nos ha dado la concepción más sofisticada que tenemos de lo que es el espacio y el tiempo.
Se dice que fue entre 1589 y 1592 que Galileo reunió a los académicos de la universidad frente a la torre de Pisa para mostrarles cómo, al dejar caer dos cuerpos con diferente peso desde lo alto, ambos llegarían al suelo al mismo tiempo. Si esta historia fuese verdadera, los universitarios debieron ver caer una densa bola de cañón compitiendo en tiempo de caída con una bola de madera. Quizá en los rostros incrédulos se reflejó el asombro al ver que éstas llegaron juntas, pero lo más probable es que eso nunca ocurrió y la anécdota es solo una construcción inexistente en la imaginación del florentino. El acontecimiento virtual habría de quedar en la histórica lista de los diez experimentos más bellos de cuantos se han hecho, y en este caso también de cuantos no se hicieron.
En 1971 David Scott, comandante del Apolo 15 y una de las doce personas que han pisado la Luna, hizo lo mismo mientras se encontraba parado junto al módulo que lo llevó tan lejos. Dejó caer un martillo y la pluma de un ave para ver que éstos llegaran al suelo lunar al mismo tiempo. En la ausencia de atmósfera la gravedad actúa de la misma manera en todos los objetos y una bala de cañón cae al mismo tiempo que la pluma de un hermoso ganso blanco. Con esto bien podemos afirmar que la caída de los objetos es igual aquí que en la Luna, pero podemos ir más lejos. Hace once años que se descubrió un sistema triple de estrellas que se encuentra a 4200 años luz de nosotros en la constelación de Tauro. En el centro del arreglo de astros con la forma de un Toro se encuentra una estrella de neutrones poco más pesada que el Sol y una Enana Blanca más ligera que gira con ella. En poco menos de dos días completan un giro entre ambas. Al mismo tiempo, la estrella de neutrones gira alrededor de su propio eje tan rápido que completa 366 rotaciones en un segundo. La emisión de pulsos de radio con esa frecuencia se observa en la Tierra y eso permite hacer mediciones precisas del movimiento de los cuerpos. Esta pareja de danzantes estelares se encuentra en el campo gravitacional de una tercera estrella Enana Blanca, de manera tal que el sistema es una réplica de lo que tenemos como Sol, Tierra y Luna, si bien los campos gravitacionales son más intensos y los movimientos más rápidos. La Enana Blanca y la estrella de neutrones necesitan 327 días para dar la vuelta a la estrella más grande también del tipo Enana Blanca.
Observar el movimiento del sistema permite medir cómo los cuerpos ligeros y pesados se comportan en un campo gravitacional extremo. Si el objeto más ligero se moviera diferente a como hemos visto que lo hacen en Pisa, Italia, el sistema de estrellas rotantes presentaría un tambaleo perceptible y medible. Esto no ha sido observado y la medición confirma lo que la teoría predice con exactitud.
La sutileza que un día Einstein vio sentado en el sillón en su oficina de patentes, y que recordó siempre como “la idea más feliz de su vida”, está aquí, en el movimiento de un objeto libre al caer.
Cuanto más pesado es más fuerte la atracción gravitacional, pero al mismo tiempo cuanto más pesado, más intensa debe ser la fuerza para moverlo. Estos dos efectos se cancelan mutuamente para que al caer el objeto más pesado se acelere en exactamente la misma forma que un objeto más ligero. Al hecho de que la atracción más fuerte sobre el objeto más pesado sea equivalente a la fuerza necesaria para moverlo produciendo la misma aceleración que sobre otro objeto más ligero se le conoce como “Principio de equivalencia”, y es la piedra angular de la teoría de la relatividad general que nos mostró que la gravitación es geometría y no fuerza.
La medición que se dio a conocer hace unas semanas solo es distinta a la que podemos hacer arrojando objetos desde la torre de Pisa, por el hecho de que el campo gravitacional del sistema PSR J0337 + 1715 es muy intenso y porque, además, los objetos estudiados están muy lejos de nosotros.
En todo esto saltan a la vista dos peculiaridades: primero, que siendo algo tan simple como el hecho de caer, puede ser tan profundo como la naturaleza del tiempo, y segundo, que meditar estas cuestiones genera una pregunta tan fundamental como sencilla, tan elemental como difícil, tan asequible como compleja, y en toda su condición filosófica la pregunta pasa a menudo desapercibida. Richard Feynman la planteó así: “¿Qué pasa con la naturaleza que permite que ocurra esto, que sea posible imaginar, a partir de un fragmento, lo que será el resto?”.