CONTENIDO LITERAL

("¿Caer o no caer?", artículo de Javier Redal. Derechos de autor 1996, Javier Redal)

No hace mucho, leí en el área de ciencia ficción de FidoNet una discusión entre dos usuarios que comentaban la película Apolo 13. Uno de ellos no parecía tener muy clara la diferencia entre "caída libre" e "ingravidez". De modo que ya sé con qué llenar la columna de este mes...
A gran distancia, la gravedad puede ser infinitamente pequeña, pero no se acaba. Los astronautas en órbita no están en la ingravidez, sino en caída libre; en una órbita de, pongamos, 200 ó 300 kilómetros de altura sobre la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad aún sería en torno el 90% de la que se mide en la superficie.
Pero ¿qué diferencia hay entre una y otra? Para comprenderlo, debemos saber que en el vacío todos los cuerpos caen con la misma velocidad, independientemente de su masa, como ya descubrió Galileo hace tiempo. O más bien, con la misma aceleración. Imaginémonos el clásico experimento mental (sería poco saludable en la práctica) de caer dentro de un ascensor con los cables cortados. Dado que nuestro cuerpo cae a la misma velocidad que el ascensor, estaríamos "ingrávidos"... pero no sería así, ¡como comprobaríamos al pegarnos el piñazo padre al llegar al suelo!
La situación de un astronauta en órbita es exactamente igual: su cuerpo (junto con su vehículo) cae libremente sobre la Tierra. La diferencia está en que no cae en vertical, sino en una trayectoria curva. La figura lo muestra: imaginemos un vehículo espacial que se moviera en torno al planeta con una velocidad horizontal dada. La distancia 1-1' es la que recorrería en un tiempo "t", si no existiera el planeta. La distancia 1'-2 es la que caería en el tiempo "t", si estuviera en reposo con respecto a él. La composición de ambos movimientos lo llevaría de 1 a 2. Si repitiéramos el proceso (2-2', 2'-3, etc.) haciendo "t" infinitamente pequeño, el resultado sería una órbita en torno al planeta. Todo ello si la velocidad de la nave fuese la adecuada, que para la Tierra es, si no recuerdo mal, de 5 a 9 km/s.
En otras palabras, el astronauta y su vehículo caen sobre la Tierra siguiendo una curva, que en este caso sería una elipse. Si su velocidad fuese inferior a la orbital, caería siguiendo una parábola, como un proyectil de artillería o un balón de fútbol. O una piedra lanzada a mano, para el caso.
Con todo, hay más cosas extrañas en esto. De acuerdo, la ingravidez y la caída libre no son lo mismo, pero... ¿hay algún experimento que permita distinguirlas? (aparte de mirar por la ventanilla, claro está).
Ahí esta la gracia. No lo hay. Esto es una consecuencia del famoso "Principio de Equivalencia" de Einstein, en el que se basa la Relatividad General: no hay manera de distinguir, mediante ninguna clase de experimento, entre aceleración y gravedad. Lo mismo vale para la ausencia de gravedad o ausencia de aceleración, esto es, la ingravidez y la caída libre.
Con ello no acaba la cuestión. Por sorprendente que parezca, la semejanza entre gravedad y aceleración se basa en una profunda simetría del Universo, lo que nos llevará a los terrenos, aún más extraños, de las "teorías de unificación".