Las magnitudes físicas, como la masa, el tiempo, la carga eléctrica, etc. no son características o rasgos de las cosas y procesos que puedan captarse por observación directa. A partir de la imagen directa de una piedra o de un planeta observado por el telescopio, no es posible concebir la idea de masa que corresponde a dichos cuerpos. En los comienzos de la mecánica, Newton definió la masa como «cantidad de materia». Era una definición demasiado imprecisa y no asequible a las operaciones de medida. Para evitar la imprecisión se debe dar una definición tal que permita medir la magnitud y con ello asignar un valor numérico en un caso concreto. No obstante, cuando se trata de magnitudes más próximas a la observación, como ocurre, por ejemplo, con la masa gravitatoria, es posible conseguir una idea aproximada de la magnitud. Análogamente, puede decirse de la masa inercial, que representa la propiedad de oponerse o resistir al movimiento de un cuerpo. Estas y otras parecidas se conocen como «magnitudes primarias» y su definición tienen un carácter empírico, por estar vinculadas a la experimentación. Las magnitudes secundarias se definen a partir de las primarias, mediante relaciones entre ellas. Por ejemplo, la densidad viene dada por la masa por unidad de volumen. (d = m/V).
Es importante señalar que, las magnitudes físicas no pueden ser directamente observadas, como lo son los rasgos sensibles propios de los seres naturales. Es posible apreciar, por ejemplo, el volumen, el color, los sonidos. Por el contrario, no lo es captar la masa, la carga eléctrica, o la frecuencia de vibración de una onda, ya que las magnitudes físicas no son objeto de los órganos sensoriales.
Si bien, el físico y filósofo austríaco, Ernst Mach (1838-1916) pensaba que las sensaciones constituían el objeto de conocimiento de la física. Y en su conocida obra Análisis de las sensaciones se pregunta “cómo un proceso químico una corriente eléctrica, etc., puede engendrar este efecto singular, a saber: el color verde. (…). Según su teoría, el análisis psicológico enseña que, tal asombro no está justificado, puesto que el físico siempre opera con sensaciones”. Pero, en contra de tal opinión hay que señalar que los órganos de los sentidos nunca se comportan como meros receptores y transmisores de sensaciones. Sus respuestas no son directamente proporcionales a los estímulos que reciben; como prescribe la conocida ley de Fechner. Además los datos de los sentidos no reúnen los requisitos necesarios para mantener la objetividad que exige el método científico, puesto que dependerán de las circunstancias personales y ambientales del sujeto que investiga (El Ingenio (2020. Kindle tapa blanda, pag. 52).
Ernst Mach ( Brno, Austria, actualmente República Checa, 1838- 1916 Munich, actualmente Alemania . Fue físico y filósofo. Trabajó en Óptica, Acústica y Termodinámica. Einstein leyó a Mach, en 1902, cuando era estudiante e influyó en sus ideas científicas. En 1883, publicó El desarrollo de la mecánica y en 1886 ,El análisis de las sensaciones. Einstein reformuló en parte las ideas de Mach y acuñó la expresión «Principio de Mach», sobre la interpretación de la masa inercial en relación con el espacio.
Al referirse al método científico, Einstein expresa que el “objetivo de la ciencia es conseguir una comprensión tan completa, como sea posible de la conexión entre las experiencias sensoriales en su totalidad y el logro de ese objetivo mediante el uso de un mínimo de conceptos primarios y de relaciones (pag. 245, 246. Einstein, Crítica. 2005). (Los “conceptos” a los que se refiere Einstein, deben entenderse como magnitudes; ésta denominación es más acorde con el contexto metodológico para evitar una interpretación psicológica o gnoseológica).
Y al referirse a la formación de conceptos físicos, Einstein rechaza la idea de que los hechos por sí mismos, sin una libre construcción conceptual, puedan proporcionar conocimiento científico. Tales conceptos “están en realidad libremente elegidos” (Einstein (1979) pag.49). Es decir, el concepto físico es fruto de una libre determinación, que se hace para que la magnitud correspondiente pueda ser sometida a un análisis matemático y pueda ser medida en un caso concreto. Resulta aún más explícita la naturaleza de los conceptos físicos (o magnitudes), cuando se refiere a su independencia lógica con respecto a las experiencias sensoriales. Así, lo explica Einstein, de forma gráfica.
“No se trata de la relación que existe entre la sopa y el pollo, sino, más bien, de la del número del guardarropa y el abrigo”.
(Einstein 2005, pag 246. Crítica).
Con en esta singular metáfora, Einstein afirma que la operación de definir un concepto ( o magnitud) equivale a asignar libremente una posición determinada (número en el guardarropa) a un objeto (abrigo). En ella se destaca la libre elección del lugar con independencia del tipo de abrigo que se considere. Por otra parte, se niega que el concepto o la magnitud se obtenga como un derivado o extracto del ente o fenómeno que se estudia (pollo). En el caso de las magnitudes más vinculadas a la experimentación, o sea las magnitudes primarias, habrá un fundamento empírico en la definición, pero sigue siendo una elección libre y precisa que se asigna al objeto de estudio. Sea, por ejemplo, la magnitud energía cinética T = ½ mv2 de un móvil de masa m y que lleva la velocidad v. Cuando la velocidad sea distinta, siendo la masa constante, entonces, la energía cinética será distinta. Si por ejemplo, el cuerpo en cuestión está en reposo, su velocidad será nula, v= 0, por tanto, no habrá energía cinética. Sin embargo, el cuerpo sigue siendo el que era cuando se movía y su masa sigue invariable. Luego la energía cinética no es una propiedad intrínsecamente vinculada al cuerpo, como su forma o su volumen. Así pues, la magnitud energía cinética se ha definido libremente en función de la velocidad y de la masa por conveniencia del análisis dinámico.