Uno de los conceptos más innovadores que introdujo Einstein en su teoría de la relatividad general fue considerar el espacio y el tiempo como un ente único. Un tejido dinámico que contiene y afecta a toda la materia y energía, y al mismo tiempo se ve afectado por cuanto contiene.

Para entenderlo suele ser útil imaginar el espacio como una gran malla de goma extendida sobre la que se encuentran distribuidos los objetos materiales. Si en una región determinada inicialmente plana colocamos una bola, la malla se estirará y hundirá acogiendo el objeto. Los bordes no se desplazan hacia abajo arrastrados por la bola, sino que la malla se estira o dilata. De igual manera el espacio-tiempo se deforma en presencia de una masa, ya sea una estrella, un planeta o un grano de arena.

 Si una bola más pequeña se aproximase a la depresión en la malla causada por la bola antes mencionada, comenzaría a girar en torno a ella, descendiendo en espiral hasta acabar juntas. Si esta segunda bola llegase con suficiente velocidad y desde la dirección adecuada podría permanecer girando en torno a la primera de igual manera que los planetas orbitan alrededor de las estrellas o los satélites en torno a los planetas.

El espacio y el tiempo por separado están condenados a desvanecerse entre las sombras y sólo una unión de ambos conservará una realidad independiente.
Hermann Minkowski

En el modelo relativista la gravedad es una deformación del espacio provocada por la masa de los objetos y la atracción que sufren los cuerpos son los caminos que recorren siguiendo trayectorias de menor resistencia. Un navío que partiese de Europa hacia América viajando siempre dirección oeste sin variar nunca el rumbo parecería seguir una línea recta sobre el plano del océano, sin embargo si fuese observado desde órbita podría apreciarse que describe una curva sobre la superficie del planeta (una geodésica). Así las trayectorias aparentemente curvas de los planetas en el espacio tridimensional son rectas en el universo cuatridimensional que incluye al tiempo como cuarta dimensión.

Recuérdese que el tiempo forma parte del tejido espacial y por tanto también se ve afectado por las deformaciones. Esto significa que la porción de malla estirada cercana a la bola implica también una dilatación del tiempo; es decir el mismo periodo de tiempo será más extenso que el equivalente transcurrido en una zona plana de la malla alejada del objeto, o dicho de otro modo, el tiempo transcurre más lentamente cuanto más cerca del objeto causante de la depresión. Así el tiempo que experimentamos en la superficie terrestre transcurre más lentamente que el experimentado por un astronauta alojado en la estación espacial internacional, aunque subjetivamente tanto para él como para nosotros discurre igual que siempre. A su regreso habremos envejecido menos que el astronauta durante su estancia espacial, apenas unos nanosegundos.

Las diferencias de tiempo provocadas por las masas de planetas y estrellas son mínimas, sin embargo han podido ser comprobadas experimentalmente por relojes atómicos muy precisos. De hecho si los satélites GPS no tuviesen en cuenta el efecto relativista para corregir sus cálculos las posiciones suministradas serían imprecisas por valor de varios kilómetros.

Referencias

Stephen Hawking: Historia del tiempo (capítulo 2)
Brian Greene: El Universo elegante (capítulo 3)
Joanne Baker: 50 cosas que hay que saber sobre física (capítulo 41)

Cita: Hermann Minkowski fue un matemático ruso que desarrolló una interpretación geométrica de la relatividad en un espacio cuatridimensional.

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