Relatividad

Relatividad sin fórmulas


Preludio


En la entrada del “pozo intuitivo“, manolo me pide que explique por qué no se puede ir más rápido que la velocidad de la luz. Le he estado dedicando tiempo a pensar cómo hacerlo sin usar fórmulas y sin dar cosas por sentado, para que no sea simplemente “pues porque esta ecuación dice que haría falta una energía infinita”, que es lo que suelo leer porahí…y no puedo hacerlo. Al menos, no sin establecer unas bases antes.
De manera que, al final, he decidido “tirar por el camino de enmedio” y dedicar una serie entera de Ahora que lo pienso… a la Teoría de la Relatividad Especial, y de paso contestar a la pregunta de manolo. Eso sí, siendo esto El Tamiz vamos a intentar no utilizar fórmulas sino hablar de las cosas cualitativamente. Mi objetivoes explicar que todas las “cosas raras” que parecen pasar cuando vas muy rápido (la dilatación del tiempo, contracción de la longitud, etc.) son consecuencias muy lógicas e inevitables de un punto de partida muy sencillo.
Es posible que esta serie entera te parezca un rollo insoportable: lo siento, pero si quieres respuestas tendrás que tener paciencia conmigo, porque quiero ir poco a poco. Todoslos artículos de esta serie van a tener “Relatividad sin fórmulas” en el título, de modo que puedes saltártelos y punto final. Por supuesto, el aviso obligatorio de El Tamiz: esto no es un análisis exhaustivo de la relatividad y vamos a realizar simplificaciones que pondrán a cualquier físico decente los pelos de punta. Simplificaciones tremendas….y lo peor es que nos gusta así.
En esta primeraentrega de la serie, vamos a hablar de cuál es la situación de la física relativa a la luz y el movimiento en 1905, cuando Einstein publica su genial Teoría de la Relatividad Especial.
A finales del siglo XIX, las leyes que regulan el movimiento de los objetos materiales estaban muy establecidas. Uno de los principios más importantes, el Principio de Relatividad de Galileo, afirmaba que no hayforma de saber si un sistema está quieto o se mueve a velocidad constante. Esto tiene sentido: imagina que tú y un amigo os movéis por el vacío, el uno hacia el otro a velocidad constante. Tú pensarías que estás quieto y que él se mueve hacia ti. Él pensaría que está quieto y que tú te mueves hacia él. No hay ningún experimento que ninguno de los dos pueda hacer para demostrar que tiene razón.¿Quién está quieto y quién se mueve? No hay manera de saberlo.
Pero este principio no se aplicaba a las ondas. De acuerdo con las teorías de la época, sí se podía saber quién se mueve o quién está quieto, porque las ondas electromagnéticas, como la luz, se mueven a una velocidad conocida en el vacío: 300.000 km/s. El que mida que la velocidad de la luz es 300.000 km/s, es el que está quieto. El que nomida esa velocidad, se mueve. De manera que, hacia 1900, el Principio de Relatividad (también llamado Principio de Equivalencia) sólo se aplicaba al movimiento de objetos, pero no a la luz.
A estas alturas, los físicos estaban de acuerdo en que la luz era una onda. Sin embargo, todas las otras ondas conocidas hasta entonces, como por ejemplo el sonido, necesitaban de un medio por el que propagarse(como el agua, una cuerda o el aire). ¿Por dónde se propagaba entonces la luz? ¿Cómo nos llega, por ejemplo, desde el Sol, si no hay nada entre nosotros? (Hoy en día sabemos que no hay necesidad de un medio de propagación, pero entonces se pensaba que sí era necesario).
Una posibilidad es que entre nosotros sí haya algo. Es posible que la Tierra no se mueva por el vacío, sino que haya un medioque llena todo el Universo y en el interior del cual se mueven los astros. Los científicos que propusieron su existencia lo llamaron éter luminífero. La luz que sale del Sol nos llega a través del éter, con lo que el problema queda resuelto. Además, puesto que el éter está quieto (es el “sistema de referencia absoluto” del Universo), la luz se mueve a 300.000 km/s respecto a él, y las teorías...