Teoría de la relatividad de Einstein: ¿por qué nuestra cabeza es más vieja que nuestros pies?

En 1971, en uno de los experimentos científicos más fantásticos de la historia reciente, los físicos Joseph Hafele y Richard Keating tomaron cuatro relojes atómicos, capaces de no perder más de un segundo cada 30 millones de años, en un vuelo comercial que primero viajaba hacia el oeste y luego hacia el este alrededor del mundo antes de regresar a su laboratorio en Washington DC.

El experimento era una prueba de un principio capital de la teoría de la relatividad de Albert Einstein en que el tiempo no es universal, o dicho de otra forma, cuanto más rápido te mueves, más lento pasa el tiempo para ti.

El efecto es pequeño, indica el astrofísico británico y profesor de astrofísica en la Universidad de Oxford Chris Lintott, en una columna para BBC Future. Si coges un vuelo trasatlántico de Londres a Nueva York, tu reloj estará una diezmillonésima de segundo detrás de uno que haya quedado en tierra. Sin embargo, habrás envejecido una fracción más despacio que de haberte quedado en casa.

Tu cabeza es más vieja que tus pies

La gravedad también influye en la teoría de la relatividad. Si te alejas de la fuerza gravitacional de la Tierra, el tiempo se acelerará. Lintott comenta que esto afecta nuestros propios cuerpos: implica, por ejemplo, que tu cabeza será levemente más vieja que tus pies.

Una vez más, el efecto es increíblemente pequeño, pero a mayores distancias de la Tierra se vuelve relevante. El sistema de GPS del que todos dependemos para navegar, cuyos satélites orbitan a 20000 km sobre la Tierra, necesita tomar esto en cuenta para funcionar correctamente.

El efecto de la relatividad en los agujeros negros

Lintott comenta que alrededor de los agujeros negros, estos efectos relativistas se vuelven mucho más pronunciados. Para entender por qué, el astrofísico invita a imaginarte cayendo hacia un agujero negro. Asumamos que viajas en una nave mágica que te protege del efecto de "espaguetización", el estiramiento terminal que le sucede a cualquier objeto que se acerque demasiado a un agujero negro.

Mientras caes, no notarías ninguna diferencia temporal en ti o tus alrededores. Al mirar el reloj o tomarte el pulso, se percibe el mismo latido constante a medida que, segundo tras segundo, se acerca la perdición.

Pero si los instrumentos de tu nave te permiten mirar hacia el universo fuera del agujero negro, quizás notarías algo raro: te parecerá que los sucesos fuera se aceleran.

Si pudieras ver la Tierra a través de un telescopio, verías el futuro de nuestro planeta y especies reproducirse, moviéndose como en una película acelerada. Si pudieras captar una señal de televisión, entonces podrías ver el resto de las transmisiones de la humanidad hasta que la evolución del Sol hacia una gigante roja se trague el planeta, aunque a gran velocidad.

Ahora cambia de perspectiva. Imagina que estás en una estación espacial orbitando a una distancia segura del agujero negro, mirando a tu valiente o desafortunado colega caer en él. El borde del agujero negro, como lo ves, es el horizonte de eventos, el punto en el que incluso las cosas que viajan a la velocidad de la luz no pueden escapar. Parece razonable esperar que nuestro amigo, una vez alcanzado este punto, desaparezca.

Lo que realmente verías sería algo muy raro, afirma Lintott. Si nos están saludando, verás que mueven la mano cada vez más despacio mientras se adentran en el pozo gravitacional del agujero negro. Un reloj montado fuera de la nave parecerá correr más lento en comparación al instalado en nuestra estación.

Este fenómeno se explora en la conocida película Interstellar, en la que astronautas que han explorado un planeta cerca de un agujero negro emergen y descubren que el universo ha pasado página sin ellos. Como deja claro la película, no tiene sentido preguntarse si el tiempo que pasa cerca o lejos del agujero negro es el tiempo "correcto". La relatividad nos dice que no existe tal cosa.

Aunque nunca veremos esto desde fuera, nuestro malogrado pasajero cruzará en algún momento el horizonte de eventos, el confín del que ni siquiera la luz puede escapar. Este es el punto de no retorno, y más allá de él, nuestro viajero será empujado hacia el centro del agujero negro. Esto significa que su experiencia del tiempo podría cambiar fundamentalmente y puede que hasta sea capaz de viajar hacia atrás y hacia adelante en el tiempo.