La idea clave de la teoría de la relatividad general de Einstein es que la gravedad no es una fuerza ordinaria, sino más bien una propiedad de la geometría del espacio-tiempo. La siguiente analogía simplificada, que sustituye una superficie bidimensional por espacio-tiempo tetradimensional, sirve para ilustrar esta idea.
Imagine un espacio vacío, en nuestro caso, un plano bidimensional, sin fuerzas que actúen entre los cuerpos que flotan. Si no hay fuerzas, entonces la mecánica clásica y la mecánica de relatividad especial de Einstein están de acuerdo: en estas circunstancias, los cuerpos se mueven a lo largo de las líneas más rectas posibles (que en este caso son solo líneas rectas en el espacio) con una velocidad constante. En la siguiente imagen, esto está simbolizado por los caminos rectos de dos partículas A y B:
En particular, las partículas que comienzan a moverse a lo largo de trayectorias paralelas (como en la imagen de arriba) nunca se encontrarán, pero están destinadas a permanecer para siempre a una distancia constante entre sí.
En el mundo de la física clásica, si las partículas divergen de este comportamiento, debe ser porque hay una fuerza que actúa sobre ellas. Las fuerzas aceleran las partículas, haciendo que abandonen los caminos más rectos posibles y sigan trayectorias curvas. En nuestro ejemplo bidimensional, mira la siguiente imagen,
en el que las partículas A y B comienzan en paralelo, pero luego se aceleran una hacia la otra. En la teoría de la gravedad de Newton, la gravitación es una fuerza que podría causar tal efecto. Por ejemplo, la razón por la cual las dos partículas en la imagen de arriba aceleran una hacia la otra y luego se encuentran podría ser que ambas son atraídas gravitacionalmente por un cuerpo masivo ubicado en el punto de la reunión.
Sin embargo, existe otra posibilidad en la que podría surgir la misma situación (donde dos partículas que comienzan en paralelo convergen y finalmente se encuentran). Las dos partículas aún podrían moverse en las líneas más rectas posibles, ¡no en el plano, sino en una superficie curva! La siguiente imagen muestra un ejemplo:
- En la métrica del espacio-tiempo, ¿por qué el componente temporal es negativo?
- Relatividad general: ¿Por qué el fotón (un bosón de calibre) es el factor limitante en la velocidad de la materia en el espacio-tiempo, y los bosones de calibre de las otras fuerzas fundamentales no limitan también el comportamiento de la materia de manera similar al electromagnetismo?
- ¿Por qué la masa tiene significado tanto como resistencia al cambio de velocidad como también como 'carga' gravitacional?
- ¿Es la no linealidad de la relatividad gravitacional lo que impide su cuantización?
- Si hay una partícula cargada sin masa, ¿podría escapar de un agujero negro cargado?
En esa situación, no hay fuerza que haga que las partículas se desvíen de las líneas más rectas posibles; El simple hecho de que las partículas se muevan en una esfera significa que, incluso si todavía se mueven lo más recto posible, sus caminos convergerán.
La teoría de Einstein es exactamente análoga a esto. En la teoría de Newton, la gravedad hace que las partículas abandonen sus caminos rectos. En la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad es una distorsión del espacio-tiempo. Las partículas siguen los caminos más rectos posibles en ese espacio-tiempo. Pero debido a que el espacio-tiempo ahora está distorsionado, incluso en esos caminos más rectos, las partículas se aceleran como si estuvieran bajo la influencia de lo que Newton llamó la fuerza gravitacional.
