II.d.1.b) Movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y relatividad

La primera crítica a la Teoría de la Relatividad Especial (RE) en materia de movimiento rectilíneo uniforme (MRU) es que la terminología de sistemas de referencia inerciales y no inerciales no me gusta por varias razones. La principal es que no estoy a gusto con tantas connotaciones técnicas del concepto, serán limitaciones mías. A continuación expongo unas cuantas ideas que espero justifiquen por qué los problemas empiezan con la terminología de sistemas de referencia inerciales y no inerciales empleada y empeoran cuando se intenta examinar el fondo.

Al mencionar que en los sistemas de referencia inerciales la masa no varía con la velocidad, puede parecer que los sistemas inerciales se corresponden con la mecánica clásica de Newton y los no inerciales con la RE de Albert Einstein, pero no tiene nada que ver; la Relatividad Especial versa sobre los sistemas de referencia inerciales y la Relatividad General (RG) sobre los no inerciales.

Tampoco se corresponden con la idea de movimiento relativo entre sistemas con movimiento rectilíneo uniforme o MRU. En ocasiones se dice que el principio de relatividad de Galileo permite asegurar que todos los sistemas de referencia inerciales son equivalentes y que se puede pasar de uno a otro sin alterar las variables de tiempo, masa, aceleración y fuerza.

Sin embargo, no parece muy correcta la anterior afirmación, un sistema de referencia inercial que esté en movimiento rectilíneo uniforme (MRU) respecto a otro sistema de referencia inercial no daría las mismas medidas de la masa por tener una velocidad diferente, tampoco la fuerza necesaria para acelerar la distinta masa sería igual, etc. Se podría argumentar que lo que ocurre es que para velocidades pequeñas las diferencias mencionadas serán despreciables; pero conceptualmente sigue siendo erróneo.

Es más, todos los sistemas de referencia son no inerciales, incluso aquéllos que están en movimiento rectilíneo uniforme entre sí, aunque para ciertos análisis parciales o estudios concretos se pueda suponer que son inerciales. Es algo similar a lo que ocurre con el concepto de vacío, el vacío propiamente dicho no existe, siempre hay gravedad.

Asimismo, hay que reconocer que hablar de la aparición de fuerzas ficticias en los sistemas de referencia no inerciales le da un toque melodramático a esta materia, y algunas neuronas empiezan a pensar en cuándo acabará la pesadilla donde se han metido y qué han hecho para merecer eso.

Por otra parte, se habla de sistemas inerciales y no inerciales y no se emplea lo de sistemas acelerados o no acelerados porque hay sistemas que no están en movimiento pero se consideran equiparados a los acelerados por el principio de equivalencia entre gravedad y aceleración de la relatividad general.

Es decir, en el nombre de un concepto básico se están incluyendo múltiples conceptos y algunos bastante avanzados. Puede ser útil para los especialistas (aunque no se nota) pero para los que intentan comprender la relatividad sin dedicarle cincuenta años supone un contratiempo importante. Más que una ciencia que simplifique la realidad física parece... me recuerda el lenguaje... y toda su riqueza geográfica.

Es más, el término inercial me suena a la inercia de las cosas a seguir en su trayectoria, bien sea física, histórica o de cualquier otra circunstancia. Pero un sistema acelerado también implica inercia aunque ésta no sea la única causa de su movimiento.

¡Quizás los sistemas no inerciales se deberían llamar sistemas súper-inerciales!

Así, resulta que un concepto que se utiliza para delimitar el ámbito teórico de la Relatividad Especial es contrario a su sentido más normal en física y además incorpora la noción del principio de equivalencia de la Relatividad General.

También conviene tener en cuenta que cuando se habla de sistemas inerciales o no inerciales se debería estar hablando de la relación entre dos sistemas puesto que todos los sistemas individualmente considerados siempre están en reposo por pura convención de sistema de referencia, salvo, volvemos a lo anterior, que estemos hablando de un sistema en un espacio con gravedad.

¡En un sistema de referencia inercial puede haber objetos acelerados!

Una razón adicional por la que no me gusta la terminología empleada es que también se denominan a los observadores como inerciales o no inerciales. Para ver el efecto sobre el cerebro de toda esta forma de expresarse nos podemos preguntar cómo vería un observador no inercial a un objeto inmóvil en un sistema de referencia inercial. ¡Sencillo! ¿No?

Avanzando en la sencillez del modelo, los conceptos de observadores inerciales y observadores no inerciales se utilizan como si la realidad física dependiera de ellos. ¡Ah, pero si se trata de eso ! Yo siempre hubiera pensado que se trata de un cambio de punto de vista, de sistema de medidas, de gafas, de lo que sea pero que la realidad física, si existe, es una. ¡O dos como mucho!

Sobre esta dependencia versa y prosa el punto de Errores y curiosidades matemáticas sobre La teoría del observador ignorante.

Ya voy entendiendo por qué mi padre, cuando yo era pequeñito, hablando de cosas con otros mayores, repetía más de la cuenta la frase: "No se debe confundir la velocidad con el tocino". Lo repetía, no demasiadas veces, pero lo suficiente como para notarse que él pensaba que había demasiadas flexibilidades conceptuales. ¡No me puedo imaginar lo que hubiera dicho si hubiera estudiado Física Moderna!

A efectos prácticos, creo que lo que se pretende identificar son modelos donde se prescinde del efecto de los cambios en la masa debidos a la velocidad (por movimiento rectilíneo uniforme o no) o efectos similares debidos a la existencia del campo gravitatorio (sistemas de referencia inerciales) o, por el contrario, se tienen en cuenta (sistemas de referencia no inerciales).

Dicho de otra forma, en los sistemas de referencia inerciales el tiempo relativo sólo depende de las diferencias de velocidad de acuerdo con las previsiones de la Relatividad Especial mientras que en los sistemas de referencia no inerciales además se producirán efectos indirectos sobre el tiempo explicados por la Relatividad General en base a su principio de equivalencia.

• No-distinción entre la velocidad física o real y la velocidad relativa, mental o abstracta  

  Veamos un ejemplo sencillo que nos ilustre sobre la idea de la velocidad máxima en la Teoría de la Relatividad.

  Para hacerlo más intuitivo, vamos a suponer que las pelotas que se muestran en la figura son partículas pequeñas que salen disparadas con movimiento rectilíneo uniforme en sentido contrario con una velocidad 0,9 c.

  Al medir su velocidad relativa obviamente obtendremos 1,8 c puesto que después de un segundo estarán separadas por 5,4 * 108 metros debido a su movimiento rectilíneo uniforme. Por el dogma o como se quiera llamar de que c es la velocidad máxima el resultado no puede ser correcto y, efectivamente, aplicando las fórmulas "adecuadas y correctas" nos da que dicha velocidad es 0,994 c, el tiempo es 4,152 segundos en lugar de uno y que el espacio es 12,388 * 108 metros.

  ¡Digamos, algo así como el mínimo común múltiplo asintótico-pitágorico!

  Esta es una de las ideas más claras en contra de la Teoría de la Relatividad, por eso utilizo un título de la figura especialmente llamativo. Se está imponiendo un límite máximo no ya a la velocidad de la luz o velocidad física sino a una velocidad que sólo existe en la mente, pues la velocidad de separación es claramente un concepto mental.

  Justo es reconocer que hay división de opinión en los físicos consultados respecto a esta existencia de velocidad 2c o cercana. Parece como si la relatividad también afectase a las opiniones técnicas, me recuerda la defensa India de enroque clásico o la supervivencia por adaptación darwinista.

  
  

   

  En consecuencia, es absolutamente automática la necesidad de hacer relativo el tiempo y todo lo que se ponga por delante. ¡Por puro diseño del modelo! Se aplica la transformación asintótica de la velocidad relativista para que nunca supere c "... y todos comieron perdices y fueron felices".

  Claramente, deben existir razones poderosas para que la comunidad científica acepte esta forma de proceder durante un siglo.

  Nos pasa a todos con las casualidades, cuando dos cosas muy raras coinciden, normalmente asumiremos que el único factor común que podemos encontrar es el relevante para explicarlas. En el caso de la Teoría de la Relatividad coincidieron bastantes más cosas raras y no es de extrañar que se aceptara en su día.

  Volviendo al tema del ejemplo, estos supuestos de velocidades abstractas más elevadas son totalmente verificables en infinidad de casos. Basta con citar todos los fotones antípodos de todas las estrellas luminosas.

  Por lo tanto, la dilatación del tiempo y contracción del espacio que se propone es totalmente artificial e imaginaria.

  Me surge otra duda, si la velocidad máxima de la luz c, ¿dónde se encuentra la necesidad de realizar una transformación asintótica para evitar que la supere? Me temo que todos los casos en que se utilizan las transformaciones de Lorentz son en cierto sentido asimilables al de este ejemplo.

  Por último, se puede hacer la argumentación filosófica de que cuando hacemos una pelota origen de referencia espacial no podemos saber si está en reposo físico o no, ¿qué pelota es la que se mueve? Y, por lo tanto, le aplicamos las fórmulas convencionales donde c es la velocidad máxima.

  Esta justificación no añade nada nuevo, la ignorancia de las pelotas sobre cuál de ellas está en movimiento (sea en movimiento rectilíneo uniforme o geodésico), no exime que la realidad exista con unas leyes físicas que cumplir y, a ser posible, que tengan un mínimo sentido común.