Algunas
reacciones al trabajo de Einstein fueron bastante exóticas. En Estados Unidos
se criticaron con dureza las hipótesis antinaturales del físico europeo. El
mismo Poincare, que sólo un año antes del primer artículo sobre relatividad
había acuñado el término "principio de relatividad", se mostró
bastante poco receptivo. La fortaleza de las ecuaciones sobre las que se
fundamentaba el trabajo de Einstein provocó que tanto físicos como
matemáticos asumieran paulatinamente la nueva teoría. Pero otras áreas de la
sociedad, de menor peso científico pero indudable peso moral tenían aún
muchas objeciones que poner al nuevo planteamiento.
Retrocedamos en el tiempo hasta la época de Galileo. En un famoso experimento hipotético Galileo situaba a un "científico" en lo alto del palo mayor de un navío en movimiento. Desde lo alto, éste dejaba caer una bala de cañón. Por la inercia del movimiento, la bala seguiría una trayectoria paralela al mástil, cayendo a los pies de este. Desde el punto de vista de un marino que estuviera a bordo del barco, y por tanto moviéndose con él, la bala tendría un movimiento exactamente igual al que tendría si el barco no estuviera moviéndose. Pero visto desde fuera del barco, la bala seguiría una trayectoria parabólica, paralela al movimiento lineal del barco. Este es uno de los principios de la inercia, y una de las bases de la relatividad del movimiento tan claramente expuesta en la dinámica de Newton.
Siguiendo un paso más allá, tenemos que Newton, con una perfecta comprensión del problema, redujo el mismo a una cuestión de coordenadas. En un universo dinámico, no es posible discernir si es el sistema de coordenadas el que está en movimiento, o si por el contrario lo que está en movimiento en todo lo que rodea al sistema de coordenadas. Al final, todo el Universo queda reducido a infinidad de cuerpos en movimiento, cada uno con un sistema de coordenadas propio. Pero Newton nunca dudó de que existiera algo así como un "Sistema de Coordenadas Universal"; algo que no se movía, y sobre lo que se podía referenciar cualquier movimiento.
En términos filosóficos la dinámica de Newton se puede traducir en que el Universo es algo perfecto (con un eje de coordenadas universal), pero que nuestro conocimiento de él estará siempre limitado por nuestra propia imperfección (la incapacidad de discernir si un sistema de coordenadas está quieto o en movimiento).
El primer artículo relacionado con la relatividad que expuso Einstein se publicó en 1905. Este trabajo está fundamentado en dos principios muy simples, y muy difíciles de rebatir (hasta ahora nadie lo ha conseguido):
1. La velocidad de la luz en el vacío es constante, 2. El principio de relatividad de Poincare es cierto.
Aquí es necesaria una aclaración. El principio de la relatividad de Poincaré dice únicamente que las leyes físicas son iguales independientemente del sistema de referencia. Esto significa que en tierra firme o en el barco en movimiento de Galileo, las leyes físicas son exactamente las mismas, y entre esas leyes físicas se encuentra la expuesta en el supuesto 1. Recapitulando, en tierra firme y en el barco la velocidad de la luz en el vacío es constante, independientemente de que el barco se desplace a una velocidad de cuatro nudos a la mitad de la velocidad de la luz (o más rápido aún).
Vamos a analizar el problema desde el punto de vista de Einstein. En primer lugar, algunos conceptos clave, como el tiempo, están muy lejos de estar bien definidos. ¿Qué es el tiempo? No es algo tan sencillo de explicar. Es mucho más fácil describir algo más tangible, como la simultaneidad. Cuando decimos que las noticias de las 12 comienzan a las 12, estamos diciendo que los sucesos de que comiencen las noticias y las manecillas del reloj apunten a las 12 son sucesos simultáneos. Einstein, con un experimento imaginario consigue demostrar que la simultaneidad depende del punto de vista del observador, y por tanto el tiempo, y por tanto todo el universo es relativo al observador.
Vamos a la parte complicada. Imaginemos que tenemos una larguísima nave espacial, de cientos de kilómetros de longitud. En el extremo delantero tenemos a un científico (A) con un reloj atómico y una linterna. En el extremo posterior tenemos a otro científico (B), no necesariamente clónico del anterior, con otro reloj y otra linterna. Supongamos que los dos relojes están sincronizados.
Además de los dos observadores, tenemos un tercer observador justo en medio de la nave, y un cuarto observador que está situado en el espacio. Para que no pase demasiado frío le dejamos estar cómodamente sentado en una pequeña nave parada en medio de la nada.
La nave grande se mueve a enorme velocidad, pongamos una décima parte de la velocidad de la luz (es un ejemplo, cualquier velocidad vale). La trayectoria de la nave grande está calculada para que justo cuando los relojes de los científicos que están en ambos extremos marquen las 12:00:00.0000, la nave pequeña (que está parada) estará justo enfrente del centro de la nave grande, de tal forma que el científico que está en el centro de la nave grande y el científico que está en la nave pequeña se puedan saludar con la mano (las dos naves tienen ventanillas).
Ahora viene el experimento. Justo cuando los relojes marcan las 12:00:00.0000 los científicos que están en los extremos delantero y trasero de la nave grande encienden las linternas. ¿Qué sucede?
Para el observador que está en la nave exterior, los dos haces de luz se aproximan a toda velocidad (recordemos que la velocidad en el vacío es constante) y le llegan al mismo tiempo. Para el observador que está en la nave exterior, los sucesos de que A y B enciendan sus linternas son sucesos simultáneos.
¿Pero que pasa con el observador que está en el centro de la nave grande? Recordemos que la nave grande se mueve a enorme velocidad. El científico que está en el centro de la nave se acerca al haz de luz que le envió A desde el parte anterior de la nave, y se aleja a toda velocidad del haz que le envió B desde la parte posterior. El científico que está en el centro de la nave verá que el haz de luz enviado por A antes que el haz de luz enviado por B. Para este observador intermedio, A habrá encendido su linterna antes que B. Para el observador que está en el centro de la nave, los sucesos de que A y B enciendan sus linternas NO son simultáneos.
Esto significa que la simultaneidad, y por tanto el tiempo, son relativos al observador. Este experimento hipotético de Einstein fue el principio. Las teoría Especial y General de la Relatividad ampliaron muchísimo los conceptos y las conclusiones.
La
conclusión más importante del artículo de 1905 de Einstein es que el universo
entero es relativo. No existe ese sistema de referencia universal con el que
soñaba Newton. Extendiendo ésta conclusión al concepto filosófico expuesto
al principio del texto tenemos que nuestro conocimiento es parcial porque el
universo es relativo, y no por nuestra incapacidad para medirlo.
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