La polémica expedición del eclipse que puso a prueba a Einstein

En 1905 Albert Einstein publicó la teoría de la relatividad especial. Esta teoría daba solución al problema derivado del hecho de que la velocidad de la luz sea independiente del observador, es decir, que todos midan el mismo valor. A partir de entonces, nuestra percepción del universo cambió para siempre: el espacio y el tiempo se volvieron “flexibles” —podían dilatarse o contraerse—, se fusionaban en el concepto geométrico del espacio-tiempo y, además, la materia y la energía pasaban a ser equivalentes.

Diez años después, en 1915, Einstein publicó la teoría de la relatividad general, con una interpretación geométrica de la gravedad que incluía la dinámica de las partículas sometidas a esta fuerza: el espacio-tiempo es en general plano, pero la masa-energía lo curva. Para empezar, explicaba uno de los problemas no resueltos en la época: la precesión del perihelio de Mercurio. Además, existían predicciones que debían comprobarse para validarla o refutarla.

Desviar la luz

Una de estas predicciones tenía que ver con el hecho de que la gravedad pudiera actuar sobre la luz. El científico alemán Johann Georg von Soldner ya había estimado en 1801, utilizando la teoría de Newton, que un rayo de luz que pasara cerca de la superficie del Sol se desviaría 0,87 segundos de arco. Aunque con inconsistencias conceptuales (la luz no tiene masa), este cálculo podía realizarse. Más tarde, con la relatividad general desarrollada, Einstein rehizo el cálculo y obtuvo 1,74 segundos de arco, es decir, el doble de lo que predecía la gravedad de Newton.

La expedición del eclipse

La noticia de la publicación de la teoría de la relatividad general llegó a Arthur S. Eddington, en Cambridge, a través de su amigo neerlandés Willem De Sitter, gracias a que los Países Bajos eran neutrales en un conflicto –la Primera Guerra Mundial– que impedía la comunicación entre científicos alemanes y británicos. Poco tiempo después, Sir Frank W. Dyson, astrónomo real, informó a Eddington de que el 29 de mayo de 1919 habría un eclipse total en una franja que cruzaba el Atlántico, desde Guinea Ecuatorial hasta Brasil.

¿Y qué tenía que ver un eclipse con todo esto? Muy sencillo: para ver algo alrededor del Sol es necesario que alguna cosa lo tape. El gobierno británico financió la expedición con mil libras esterlinas, además de un centenar adicional para material.

Este eclipse tendría una duración de seis minutos (mucho más largo, por ejemplo, que el que disfrutaremos el 12 de agosto), y justo detrás del Sol estaría el cúmulo de las Híades. Así, se esperaba que la luz emitida por esas estrellas pasara cerca de la superficie del Sol y poder realizar las mediciones necesarias. Si los rayos se curvan, la posición aparente del origen (la estrella) estaría desplazada respecto a la real. Había tres posibles resultados del experimento: que no hubiera ningún desplazamiento aparente de la posición de la estrella, que lo hubiera y fuera compatible con la predicción newtoniana, o que se detectara el desplazamiento y cuadrara con la predicción relativista.

Las mejores localizaciones que encontraron fueron la isla de Príncipe, en la costa occidental africana, y Sobral, en el norte de Brasil. A Sobral fueron Charles Davidson y Andrew Crommelin, astrónomos del Observatorio Real de Greenwich. A Príncipe, el citado Eddington y Edwin T. Cottingham, un relojero de Cambridge.

Las expediciones zarparon en febrero de 1919 con el material de observación. Las lentes se separaron de sus estructuras habituales y se colocaron en tubos que facilitaran su transporte. Hubo que incorporar unos espejos conocidos como celóstatos, que pueden moverse para corregir el movimiento de rotación de la Tierra y fijar el campo de visión en la imagen. De lo contrario, las imágenes de las estrellas aparecen como líneas en la placa fotográfica, imposibilitando cualquier medición de su posición relativa.

El mal tiempo casi arruina el experimento

El 29 de mayo, Eddington y Cottingham sufrieron mal tiempo y solo hacia el final del eclipse pudieron tomar un par de imágenes utilizables. Davidson y Crommelin tuvieron problemas con sus instrumentos, seguramente por el efecto del calor en los tubos metálicos que fabricaron in situ para la lente más grande (unos 25 cm de diámetro) y el espejo celóstato. Así, las imágenes resultaron borrosas. Afortunadamente, las que tomaron con una lente más pequeña, de unos 10 cm, tenían buena calidad. La sugerencia de incorporar estas lentes vino del reverendo Aloysius Cortie, un experto en eclipses solares que no pudo viajar y fue sustituido por Crommelin. Al final, esta idea resultó fundamental.

A pesar de las dificultades, los datos utilizables pudieron analizarse en Cambridge y Greenwich. Los resultados fueron de 1,61 ± 0,40 segundos de arco para la observación de Príncipe y 1,98 ± 0,18 para la de Sobral. El análisis estadístico indicaba que la opción más probable era que representaran la confirmación de la relatividad general.

El error de medida y la polémica

Ciertamente, todos los problemas de los experimentos introdujeron un cierto grado de error en las mediciones, hecho que algunos aprovecharon décadas después para poner en duda el resultado e incluso la manera de hacer ciencia.

Se ha llegado a acusar a Eddington y Dyson de eliminar las imágenes defectuosas sin un criterio objetivo… Aun así, se ha revisado críticamente el procedimiento utilizando no solo herramientas de trabajo científico, sino también la documentación que dejaron los protagonistas, y se ha podido confirmar que los resultados fueron tratados con total honestidad y que, efectivamente, se llegó a la conclusión estadísticamente correcta.

Finalmente, las mediciones posteriores han ratificado que la predicción de la relatividad era ajustada y que este experimento –impugnado por algunos– fue esencialmente correcto en los cálculos y totalmente honesto en su tratamiento. Pero, sobre todo, resultó determinante en la historia de la ciencia y, en concreto, a la hora de confirmar experimentalmente la validez de la teoría de Einstein que revolucionó la física a comienzos del siglo XX.

Manel Perucho Pla no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.