Es bien sabido que Galileo utilizó como recurso de su investigación el “experimento mental» y fue el físico austriaco Ernst Mach (1838 – 1916) quien le dio el nombre de Gedankenexperiment, aludiendo a los experimentos imaginados por el científico italiano.
«Pero con un propósito científico nuestras representaciones de los hechos de experiencia sensible deben ser sometidas a formulación conceptual. Solamente así se pueden utilizar para descubrir mediante reglas matemáticas abstractas, propiedades desconocidas concebidas como dependientes de ciertas propiedades iniciales que tienen valores aritméticos, asignables y definidos. (…) Esta formulación se efectúa aislando y subrayando lo que se considera de importancia y desechando lo que es accesorio, mediante abstracción e idealización».
Mach, E. (1942): The Science of Mechanics. pag. 161. The Open Court Publising, London.
El experimento mental o experimento imaginario, sea factible o no, permite analizar las implicaciones contenidas en un modelo o esquema idealizado. Su eficacia como medio de impulsar el análisis está avalada por el uso frecuente en el desarrollo científico. Entre otros campos, en relatividad donde sirve también como ilustración facilitando su comprensión.
El éxito del experimento mental, como recurso de razonamiento, se debe a una fuerte interacción entre el pensamiento y la acción, donde la idealización desempeña el papel primordial.
Mediante el experimento mental, el razonamiento consigue mayor capacidad deductiva, haciendo posible realizar demostraciones de estilo matemático, por reducción al absurdo. Así, en el Diálogo, Galileo ilustra el papel del experimento mental, cuando Sagredo, uno de los protagonistas afirma que, «las velocidades son iguales cuando los espacios recorridos tienen la misma proporción que los tiempos en los cuales son recorridos»[2]. Es decir, supuestos dos recorridos distintos que parten de la misma altura, al final tendrán la misma velocidad. Si bien, el «cuerpo que cae se mueve más velozmente por la línea perpendicular que por la inclinada». Los dos trayectos se ilustran recurriendo al esquema geométrico de la Figura que representa un plano inclinado sin rozamiento CA y un trazo vertical CB.
[2] Galileo (1968): Le Opere di Galileo Galilei. Edizione Nazionale, a cargo de A. Favaro. 20 vols. Barbèra 1890-1909, FlorenciaGalileo (1968): vol. 7, p. 47 y ss.
Figura que ilustra el «experimento mental» , original de Galileo en el vol. 7 de «El Diálogo», edición de A. Favaro.
En resumen, Galileo mediante este sencillo experimento mental muestra que los términos “más rápido” y “velocidad”, que se utilizaban en su época, exigían una precisión mayor. Se satisface tal precisión cuando se introduce el concepto moderno de velocidad instantánea[1], ya que todo movimiento descrito con velocidad variable (como ocurre en este caso) tendrá en cada punto un valor diferente.
[1] “El concepto de velocidad instantánea, para Galileo era una noción contradictoria en sí misma. La velocidad implicaba movimiento y el movimiento implicaba un lapso de tiempo, aunque fuese pequeño (…). Desde 1604 a 1608 Galileo pensaba en términos de velocidades referidas a muy pequeños intervalos de tiempo, no en velocidades matemáticamente instantáneas” (S. Drake (1990): 103).
En resumen, los experimentos imaginarios son especialmente útiles en las primeras etapas de la investigación, ya que facilitan el razonamiento abstracto recurriendo a imágenes y situaciones concretas. Se sirven de la flexibilidad que proporciona la imaginación sin las limitaciones materiales de las operaciones de laboratorio. Los experimentos imaginarios juegan un papel fundamental en la física teórica, especialmente Einstein se sirvió de ellos para muchos de sus razonamientos relativistas.