Einstein y el perihelio de Mercurio

El perihelio es el punto más cercano al Sol en la órbita de un planeta. Y resulta que el de Mercurio tiene un comportamiento bastante raro: se desplaza ligeramente cada año alrededor del Sol y arrastra con él a la órbita completa –cosa que no se había detectado en la de los otros planetas–. Fue Urbain Leverrier (1811-1877) ­–uno de los descubridores de Neptuno– quien alertó del problema. Extrapolando las observaciones disponibles, Leverrier concluyó que el perihelio y la órbita de Mercurio completan un giro alrededor del Sol cada 227.000 años, más o menos. Los cálculos teóricos de Leverrier, sin embargo, decían que ese giro tendría que demorar 240.000 años. Eso significa un error en el movimiento del perihelio de unos cuarenta segundos de arco por siglo; un error minúsculo, pero revelador de una discrepancia entre la teoría de Newton y las observaciones que Leverrier quería explicar. Después de aclarar las irregularidades de Urano apelando a la existencia de otro planeta, Neptuno, Leverrier apostó por la idea de que las discrepancias de Mercurio se debían a la existencia de un nuevo planeta situado entre este y el Sol o, quizá, a un cinturón de asteroides. Ambas hipótesis planteaban problemas, sobre todo la del nuevo planeta: era muy improbable que, de existir, nadie lo hubiera observado transitando delante del Sol.

Leverrier animó a los astrónomos a encontrar el rastro, bien del nuevo planeta, bien de los asteroides. Y los avistamientos pronto se produjeron, aunque mayormente fueron fruto de la sugestión y no de la observación. Pero uno de esos avistamientos llamó la atención de Leverrier. Lo había hecho en 1859 Edmond Lescarbault, un médico rural aficionado a la astronomía. Leverrier lo visitó y, después de comprobar la seriedad científica de Lescarbault, quedó convencido de que este había, efectivamente, descubierto un nuevo planeta, al que se aprestó a calcular la órbita. Se le bautizó con el nombre de Vulcano y Leverrier consiguió que Napoleón III premiara en 1860 al astrónomo aficionado con la Légion d’houneur.

Pero pasaron los años y Vulcano no ha pasado de ser un planeta fantasma, una sombra que alguien quiso ver, y vio, donde nada había. De hecho, cuando en 1907 Einstein inició su camino hacia la relatividad general, el problema del perihelio de Mercurio era todavía un misterio. Un misterio que, tal y como Einstein reconoció a un amigo en la navidad de 1907: «Espero poder explicar con mi versión relativista sobre la gravitación que acabo de empezar a construir».

De manera que la explicación de las irregularidades del perihelio de Mercurio fue una de las exigencias que Einstein impuso a su teoría: aplicadas sus ecuaciones al Sol y Mercurio, estas debían dar cuenta de las irregularidades observadas en el perihelio del planeta.

Tras ocho años de intensa batalla, Einstein logró dar forma definitiva a sus ecuaciones de la relatividad general durante una serie de conferencias que impartió en la Academia de Ciencias de Berlín en noviembre de 1915 –en las que presentó varias versiones equivocadas de su teoría, hasta la definitiva del 25 de noviembre-. Al final, Einstein lograba un éxito que había buscado desde 1907: explicar el movimiento anómalo del perihelio de Mercurio -los cálculos basados en versiones anteriores llevaban a resultados demasiado pequeños para explicar ese movimiento anómalo, 18 segundos de arco obtenía Einstein cuando la anomalía real es de 45 segundos de arco–.

Einstein sintió una gran emoción cuando comprobó que su teoría explicaba la anomalía del perihelio de Mercurio: «Estuve tres días fuera de mí cociéndome en una gozosa excitación»; suficiente emoción como para avergonzarse de anteriores sarcasmos sobre la exactitud de las mediciones astronómicas: «Los resultados del movimiento del perihelio de Mercurio me llenan de gran satisfacción. ¡Qué útil resulta para nosotros la pedante exactitud de la astronomía, que yo solía ridiculizar en secreto!». Según Abraham Pais, uno de los biógrafos de Einstein: su éxito con el perihelio de Mercurio supuso «con mucho, la experiencia emocional más fuerte en la vida científica de Einstein y, acaso, de toda su vida. La naturaleza le había hablado, y él tenía que estar en lo cierto. “Por unos pocos días, me sentí lleno de gozo”. Después le dijo a un amigo que su descubrimiento le había generado palpitaciones. Y todavía es más profundo lo que le dijo a otro amigo: cuando vio que sus cálculos coincidían con las observaciones astronómicas que había que explicar, le pareció que algo se había realmente quebrado dentro de él…».

Referencias:

• A.J. Durán, El universo sobre nosotros, Crítica, Barcelona, 2015.