Buradaki/Shutterstock

Manel Perucho Pla, Universitat de València

En 1905 Albert Einstein publicava la teoria de la relativitat especial. Aquesta teoria donava una solució al problema que es derivava del fet que la velocitat de la llum siga independent de l'observador, açò és, que tots en mesuren el mateix valor.

Amb aquesta teoria, la nostra percepció de l'Univers va canviar per a sempre: l'espai i el temps esdevenien “flexibles” –es podien dilatar o contraure–, i la matèria i l'energia es feien equivalents i determinaven la deformació de l'espai i el temps, que es fusionaven en un sol concepte geomètric, l'espaitemps.

Deu anys després, en 1915, Einstein va publicar la teoria de la relativitat general, amb una interpretació geomètrica de la gravetat que incloïa la dinàmica de les partícules sotmeses a aquesta força: l'espaitemps és en general pla, però la massa/energia el corba.

Mercuri: la gran incògnita de l'època

Per a començar, la teoria explicava un dels problemes sense resoldre a l'època: la precessió del periheli de Mercuri. A més, hi havia les prediccions que s'haurien de comprovar per tal de validar-la o refutar-la.

Una d'aquestes prediccions tenia a veure amb el fet que la gravetat poguera actuar sobre la llum. Von Soldner havia estimat ja en 1801, fent servir la teoria de Newton, que un raig de llum passant prop de la superfície Sol es desviaria 0.87 segons d'arc. Tot i que amb inconsistències conceptuals (la llum no té massa), aquest càlcul es podia fer.

Més tard, amb la relativitat general desenvolupada, Einstein va refer el càlcul i va obtenir 1.74 segons d'arc, és a dir, el doble del que predia la gravetat de Newton.

Converses entre científics

La notícia de la publicació de la teoria de la relativitat general va arribar a Arthur S. Eddington, a Cambridge, mitjançant el seu amic neerlandès Willem De Sitter, gràcies al fet que els Països Baixos eren neutrals en una guerra que impedia la comunicació entre científics alemanys i britànics.

Poc temps després, Sir Frank W. Dyson, astrònom reial, va informar Eddington que el 29 de maig de 1919 hi hauria un eclipsi total en una franja que creuava l'Atlàntic, des de Guinea Equatorial al Brasil. I què tenia a veure un eclipsi en tot això? Molt senzill: per veure res entorn del Sol, cal que alguna cosa el tape. El govern britànic va finançar l'expedició amb mil lliures esterlines a més d'un centenar afegit per a material.

L'experiment amb l'eclipsi

A més, aquest eclipsi tindria una durada de sis minuts (molt més llarg, per exemple, que el que gaudirem el 12 d'agost), i tot just darrere del Sol estaria el cúmul de les Híades. Així, s'esperava que la llum emesa per aquests estels passara prop de la superfície del Sol i poder fer les mesures necessàries.

Si els raigs es corben, la posició aparent de l'origen (l'estel) estaria desplaçada respecte de la real. Hi havia tres possibles resultats de l'experiment: que no hi haguera cap desplaçament aparent de la posició de l'estel, que n'hi haguera i que fora compatible amb la predicció newtoniana, o amb la relativista.

Les millors localitzacions que van trobar van ser l'illa de Príncipe, a la costa occidental africana, i Sobral, al nord de Brasil. A Sobral hi van anar Charles Davidson i Andrew Crommelin, astrònoms de l'observatori reial de Greenwich. A Príncipe, l'esmentat Eddington, i Edwin T. Cottingham, un rellotger de Cambridge.

Les expedicions van salpar en febrer de 1919 amb el material d'observació. Les lents es van separar de les seues estructures habituals i es van ubicar en tubs que facilitaren el seu transport. Per aquest motiu s'hi van haver d'incorporar uns espills coneguts com a celòstats que es poden moure per corregir el moviment de rotació de la Terra i fixar el camp de visió en la imatge. Altrament, les imatges dels estels apareixen com línies en la placa fotogràfica, impossibilitant cap mesura de la seua posició relativa.

Mal oratge i imatges borroses

El 29 de maig Eddington i Cottingham van patir mal oratge i només cap al final de l'eclipsi van poder prendre un parell d'imatges utilitzables. Davidson i Crommelin van tenir problemes amb els seus instruments, segurament per l'efecte de la calor en els tubs metàl·lics que van fer in situ per a la lent més gran (uns 25 cm de diàmetre) i l'espill celòstat. Així, les imatges van resultar borroses.

Sortosament, les que van prendre amb una lent més petita, d'uns 10 cm, tenien bona qualitat. El suggeriment d'incorporar aquestes lents venia del reverend Aloysius Cortie, un expert en eclipsis solars que no va poder viatjar i va ser substituït per Crommelin. Al remat, la idea va ser fonamental.

Tot i les dificultats, les dades utilitzables van poder ser analitzades a Cambridge i Greenwich. Els resultats van ser de 1,61 ± 0,40 segons d'arc per a l'observació de Príncipe i d'1,98 ± 0,18 per al de Sobral. L'anàlisi estadística indicava que l'opció més probable era que representaren la confirmació de la relativitat general.

Per què es va dubtar de l'experiment?

Certament, tots els problemes dels experiments van introduir un cert grau d'error a les mesures, fet que alguns van aprofitar dècades després per posar en dubte el resultat i fins i tot la manera de fer de la ciència. S'ha arribat a acusar Eddington i Dyson d'eliminar les imatges defectuoses sense un criteri objectiu…

Tanmateix, s'ha revisat críticament el procediment fent ús no només d'eines de treball científic, sinó també de la documentació que van deixar els protagonistes, i s'ha pogut confirmat que els resultats van ser tractats amb total honestedat i que, efectivament, van arribar a la conclusió estadísticament correcta.

Finalment, les mesures posteriors han ratificat que la predicció de la relativitat era ajustada i que aquest experiment –impugnat per alguns– va ser essencialment correcte en els càlculs i del tot honest quant al tractament d'aquests. Però sobretot va resultar determinant en la història de la ciència i, en concret, a l'hora de confirmar experimentalment la validesa de la teoria d'Einstein que va revolucionar la física al principi del segle XX.

Manel Perucho Pla, Astrofísica relativista i d'altes energies, Universitat de València

Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation. Llegiu l’ original.