II. RELATIVIDAD ESPECIAL

Antes de empezar a hablar de la ley de relatividad restringida, conviene situar históricamente la Teoría de la Relatividad Especial (RE) con la mención de algunos avances de la ciencia más o menos contemporáneos a la misma:

  • 1896 - Descubrimiento de la radioactividad natural por A. H. Becquerel.
  • 1897 - J. J. Thomsom descubrió el electrón.
  • 1900 - Hipótesis sobre la energía y los cuantos de Max Planck, que sitúa el origen de la Mecánica Cuántica.
  • 1905 - Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein.
  • 1913 - Modelo atómico de N. Bohr
  • 1916 - Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein.
  • 1924 - L. De Broglie propone la dualidad onda-corpúsculo.
  • 1926 - E. Schrödinger propone su ecuación de onda para el átomo de hidrógeno.
  • 1927 - Principio de incertidumbre de W. K. Heisenberg.
  • 1932 - J. Chadwick descubre experimentalmente el neutrón.
  • 1942 - Primera reacción nuclear en cadena en un reactor nuclear llevada a cabo por E. Fermi

A la vista de esta lista, una idea surge inmediatamente, la Relatividad Especial de Albert Einstein fue realmente una teoría muy osada.

Al mismo tiempo y sin quitarle el mérito negativo a la relatividad restringida, después de apuntar sus antecedentes inmediatos nos daremos cuenta de que la teoría de Einstein no era tan revolucionaria ni tan original en el momento en que salió a la luz. Sin embargo, el proceso en su conjunto sí se puede considerar totalmente revolucionario, a lo que yo añadiría: ¡De mala suerte y un poco desesperado!

En este libro existen dos apartados previos al estudio sistemático de todo sobre la Relatividad Especial de Einstein. En el primero, ¿Qué es la relatividad? se exponen la lista de Casualidades despistantes y las Paradojas de la primas como pequeño resumen de por qué se aceptó la RE y, finalmente, mi concepto de la RE, a modo de conclusión adelantada de forma que el lector pueda ir entendiendo la filosofía del presente libro.

El segundo apartado versa sobre las ecuaciones de Maxwell, las transformaciones de Lorentz y los postulados de Poincaré como antecedentes inmediatos de la física relativista que, junto al contexto citado, forman el conjunto de ideas que provocó la errónea interpretación por Albert Einstein y la comunidad científica del experimento del Michelson-Morley.

Sobre el contexto histórico de la Teoría de la Relatividad Especial trata el Cuento de la abuela Ino, con un formato de juegos de palabras sobre la experiencia como madre de la ciencia, que además es un cuento de miedo y misterio por el camino tomado por la ciencia moderna del siglo pasado.

No cabe duda de que se cometieron otros muchos errores, que se van citando en el análisis de cada uno de los principios de la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein y que figuran clasificados en el apartado de este libro de Errores de la física relativista. No obstante, estoy convencido de que dichos errores no se hubieran producido o se hubieran superado sin dificultad de no ser por la citada interpretación del experimento de Michelson-Morley.

En el tercer apartado de este libro, además del concepto de los postulados de la Teoría de la Relatividad Especial, se estudian los elementos de la relatividad restringida con una presentación neutra para tener una base sobre la que dirigir las críticas a aquellas partes que considero erróneas. Todo ello intentando limitar en lo posible la utilización de las matemáticas o manteniendo un nivel lo más general y sencillo posible.

En particular se comentan, por un lado, la problemática planteada por algunos de los elementos terminológicos o conceptos más utilizados por la física de la relatividad de Einstein, bien sea por su confusión, su complejidad o por ambas cosas; y, por otro, incorrecciones puntuales e interpretaciones erróneas de los experimentos (muchos de ellos puramente mentales) que sustentan la Relatividad Especial y General en la actualidad.

Aquellas personas que quieran profundizar en la teoría de Einstein no tendrán ningún problema si consultan cualquier libro de introducción a la Física Moderna. Yo recomendaría libros del curso de acceso a la universidad, libros de primero de facultad o libros de divulgación científica, porque me temo que los libros especializados sobre relatividad restringida pueden ser demasiado enrevesados y centrarse mucho en las matemáticas y en experimentos mentales, dado que no existe un espacio sin gravedad.

En Internet también existe abundante webografía sobre la relatividad restringida.

 
 

II.a) ¿Qué es la relatividad?

¡Es una teoría científica! En las argumentaciones para explicar qué es la relatividad, casi siempre acaba apareciendo una cita al método científico en el sentido de que toda teoría, aunque esté aceptada generalmente, puede ser errónea. ¡Qué casualidad!

Y luego, como si fuera un cuento de hadas, añaden eso de que una teoría nueva siempre tiene que recoger la anterior como un caso particular. Parece increíble que se olviden del estado actual del sistema tolemaico o famosa teoría de que la Tierra era el centro del universo; sin duda se trata de una manifestación más de la cultura de la ignorancia. Supongo que lo que intentan de verdad es convencerse a sí mismos porque no acaban de conseguirlo.

El tiempo es relativo por la Teoría de la Relatividad Especial de 1905 y con posterioridad por la Relatividad General (RG) de 1916. Sin embargo, la segunda afecta al tiempo por establecer el principio de equivalencia entre la gravedad y los sistemas acelerados y, por lo tanto, con los efectos temporales del movimiento en la Relatividad Especial.

Citemos brevemente un conjunto de casualidades y las paradojas de las primas –conceptos o terminología confusa– que hicieron posible una interpretación tan errónea de la Física Moderna que obligó a cambiar la propia filosofía de la ciencia.

 
 
  • Casualidades despistantes.

    • La dificultad filosófica de admitir que la luz es arrastrada por la Tierra –éter luminífero, campo de gravedad o tensión de la curvatura longitudinal del éter global o estructura reticular de la materia–, por suponer una vuelta al centralismo terráqueo; que tantos quebraderos de cabeza había supuesto para el desarrollo de la ciencia moderna.

    • La subjetividad real y la relatividad imaginaria del tiempo.

    • La inexperiencia de principios del siglo pasado y su madre la inocencia, que será la bisabuela de la ciencia.

    • Albert Einstein (1879-1955) (Imagen de dominio público)
      Albert Einstein
    • La tendencia de la ciencia de seguir avanzando o, al menos, de no retroceder.

    • La coincidencia del sistema de referencia espacial de la Tierra con el sistema de referencia natural o sistema privilegiado de la luz en la Tierra (la Relatividad General establece esta característica sin reconocerlo)

    • La realidad de algo parecido a la masa relativista y a la equivalencia energía masa, aunque sea una equivalencia parcial o contextual.

    • El teorema de Pitágoras con las ecuaciones de Lorentz y la relación cuantitativa entre masa y velocidad o energía cinética.

    • La complejidad matemática del modelo relativista, mezclada con una excesiva influencia filosófica, que hizo que se resintiera el método científico y se perdiera el imprescindible sentido común en cuanto al predominio de la razón sobre la utilidad.

    • En mayor o menor medida, pero sin duda con efectos reales, la coincidencia de los intereses profesionales con el incremento de la abstracción en esta materia.

    • El ameisin estilo de redacción de Albert Einstein y su control intuitivo de las matemáticas.

    • Los efectos reales de la gravedad sobre la masa y la energía electromagnética recogidos en la Relatividad General y su encadenamiento al punto más incorrecto de la Relatividad Especial.

    • La morbosidad de los viajes en el tiempo y la idea de inmortalidad.

 
  • Las paradojas de las primas.

    Por supuesto, todas estas paradojas tienen su explicación, aunque sea algo retorcida. Y si no se acepta, es que no se entiende la Relatividad, no es que esté mal explicada o que no tenga ningún sentido.

    • Convencer al cerebro que lo blanco es negro no es tarea fácil.

      Por ejemplo, que un metro sea más largo que otro o que la duración de un segundo sea mayor que la de otro.

      Que además, la largura o duración anterior dependa del ángulo de observación. El cerebro acaba por no saber muy de bien de qué estamos hablando.

      Que el espacio y el tiempo sean intercambiables.

    • La palabra postulado se utiliza en el sentido de axioma.

      El sentido normal en filosofía de la ciencia suele ser lo contrario, algo que se propone y que se debe probar. Claro que las connotaciones concretas varían de un idioma a otro.

      • Definición de segundo.

        Desde 1967, según Wikipedia, el segundo es el tiempo que tarda el átomo de cesio en 9.192.631.770 períodos de radiación.

        Esta definición es consistente con la Relatividad, cuando el átomo está en movimiento en la Tierra tarda menos y también tarda menos si está en un punto más bajo o con más gravedad, es decir, el segundo es más corto.

        No sé por qué, pero también dice Wikipedia que dicha duración es más estable que la anterior definición de segundo, que era en base a la órbita de la Tierra y de carácter absoluto.

        No obstante, en la página del BIPM se dice que el átomo de Cesio debe estar en reposo. En este caso, el tiempo dejaría de cambiar con la aceleración y la Teoría de la Relatividad sería falsa. Es decir, tenemos una definición y una modificación con sentido totalmente opuesto.

      • Definición de metro.

        En la Relatividad, la velocidad de la luz no se mide experimentalmente; se fija por axioma, la distancia que recorre en un segundo se divide por 299.792.458 partes y a cada parte se la denomina metro. Ciertamente, la distancia recorrida en un segundo relativo por la luz es variable.

        En consecuencia, parece que todo el que diga que la velocidad constante de la luz se ha comprobado experimentalmente no sabe lo que dice.

    • Electromagnetismo y relatividad.

      Maxwell dedujo la velocidad de la luz en un marco clásico y en relación a propiedades de un supuesto éter. No obstante siempre se utiliza su deducción como prueba del axioma de velocidad máxima que no necesita prueba.

    • Sistema de referencia.

      • La definición de dos sistemas inerciales es que están uno respecto a otro en movimiento relativo uniforme, pero se habla constantemente de un sistema inercial sin relación a otro, lo cual no tiene ningún sentido.

      • La gracia es que el sentido lo tiene cuando estamos en RG, pero lo anterior se produce en las primeras explicaciones de la RE.

      • Asimismo, en la RG, la definición de un sistema inercial no solo ha cambiado sino que ya no necesita otro sistema de referencia.

      • Por cierto, la palabra inercial no representa adecuadamente el concepto ni en la RE ni en la RG, puesto que un sistema de referencia no tiene ni masa ni inercia, al ser un concepto abstracto.

      • Los sistemas de referencia también se denominan observadores, cuando en el lenguaje normal un observador es externo al sistema.

    • Experimentos mentales.

      Estos pensamientos son todo menos experimentos. De hecho, manifiestan claramente que no se dispone de experimentos reales y, a menudo, las conclusiones están incluidas en las premisas o los hipotéticos resultados son erróneos.

      En el mejor de los casos presentan un aspecto lógico pero parcial de la supuesta realidad y una conclusión que arrastra una indebida generalización científica.

    • La luz no tiene ni masa ni soporte físico.

      Normalmente algo con estas características se considera que es un concepto abstracto y que no puede producir efectos físicos, en cuyo caso se denominaría magia oscura.

    • Masa invariante.

      Entonces, ¿a qué vienen las expresiones tan utilizadas de masa relativista o la de masa en reposo?

      Claro que la masa es invariante porque la masa de un sistema se mide siempre en reposo. Es decir, para la definición de la unidad de masa se impone la condición de velocidad cero, cuando para la definición de segundo no se impone porque se habla de que no se conoce el reposo absoluto.

      El truco está en considerar una masa en movimiento como parte de un sistema mayor y calcular la masa propia del conjunto del sistema.

      La energía cinética tiene masa equivalente pero no es masa. No se sabe muy bien lo que es, pero sí que no está en reposo.

      Hay que admitir que este concepto es para nota.

    • Relatividad General.

      • Lleva la contraria a la RE en casi todo. Lo que no explica una lo explica la otra.

      • Contradice y limita la RE al imponer un sistema de referencia privilegiado sin decirlo.

      • También es menos general que la RE, porque las ecuaciones solo tienen solución de forma local.

      • Confirma predicciones que no son predicciones.

        La RG comprobó experimentalmente predicciones que ya se conocían sus valores. Vamos, que se intenta enmascarar la posibilidad de que la RG sea una teoría matemática ad hoc.

    • Efecto Doppler de la luz.

      Existencia o no del efecto Doppler de la luz cuando la velocidad es siempre la misma y máxima.

 
 
  • Mi concepto de la Relatividad Especial.

    Los dos postulados de la relatividad restringida son puramente matemáticos y muy elegantes. Suponen una forma sutil de decir lo que se quiere decir, pero manteniendo un alto nivel de oscurantismo.

    Se necesita complicarla exageradamente para ocultar sus debilidades. Por ejemplo, ¿De dónde sale que la velocidad máxima es c en todo el universo?, ¿Cómo se explica que la velocidad de la luz sea c medida desde la propia Tierra y también sea c la velocidad del mismo fotón medida desde el Sol a pesar de la velocidad de la Tierra respecto al Sol?

    ¿Por qué no dice que para cada punto del espacio las unidades físicas de la mayoría de las magnitudes del Sistema Internacional de Unidades representan realidades físicas diferentes?

    Otro ejemplo de claridad expositiva, el segundo postulado de la Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein hasta se podría interpretar como que las fórmulas de las leyes de la física se expresarán igual en castellano, en inglés y en todos los idiomas.

    En dicho caso, no nos quedaría más remedio que relativizar las palabras castellanas, inglesas... de paso tendríamos que relativizar los adjetivos, adverbios y demás figuritas gramaticales.

    Si todavía encontrásemos algún problema con los significados obtenidos al aplicar los significantes apropiados, siempre podríamos recurrir a relativizar la estructura lingüística a través de un pequeño defecto geométrico de los libros de gramática o arrancar hojas directamente en caso de ligera desesperación física o mental.

    ¡Cuidado! ¡Qué fácil resulta despistarse a veces!

    Sin el experimento de Michelson-Morley no creo que existiera la física de la relatividad de Einstein, mi interpretación de los resultados de este experimento es que la luz se desplaza sobre el campo de gravedad –tensión de la curvatura longitudinal de la estructura reticular de la materia–, como si fuese, en cierta medida, el éter luminífero buscado por los clásicos pero con otras características, entre las que cabría destacar el ser un éter móvil.

    Para demostrarlo, en el libro Experimentos de Física Global se propone el experimento complementario que llamo "Lejano Michelson-Morley" (LMM) porque sería igual al Michelson-Morley pero alejado del campo gravitatorio de la Tierra. Un experimento idéntico pero con otros fines estaba previsto antes por la NASA y ahora por la ESA, el experimento se llama LISA.

    Los resultados del LMM deberían ser contrarios a los del experimento Michelson-Morley e iguales a los inicialmente esperados por los clásicos.

    Es cierto que la velocidad y la gravedad comparten muchas características físicas pero eso no significa que sean idénticas.

    En definitiva, mi opinión de lo que es la relatividad restringida (RE) es que se trata de un error de interpretación múltiple de la realidad provocado por numerosas coincidencias, entre las que podemos destacar la realidad de la equivalencia entre masa y energía y la omnipresente ley del inverso del cuadrado.

    Supongo que la Relatividad Especial desaparecerá sin necesitar de ninguna teoría que la sustituya, puesto que lo único que hace es enmascarar la realidad con matemáticas complicadas y, cuándo los errores o contradicciones son obvios, ceder la explicación a la RG, como en el caso de la paradoja de los gemelos. Es más, en la ortodoxia actual solo existe la última, aunque la RG contiene la RE como un análisis parcial.

    En otras palabras, lo que quedará será la parcela más o menos correcta de la masa relativista y los efectos artificialmente explicados por la Relatividad General, que obviamente cambiarán hacia una justificación más racional.

    La nueva Física Global se perfila como una teoría del todo. Dicha teoría física intenta sentar un nuevo paradigma donde el tiempo, la energía y otros conceptos se definen sin necesidad de dimensiones espaciales adicionales.

    Una gran ventaja de la desaparición de las teorías de Alberto será que las mentes de los científicos volverán a ser mucho más intuitivas y se dejará de desaprovechar una enorme cantidad de energía mental.