Teoría especial de la relatividad
Siguiendo el texto anterior de Einstein, señalaremos los fundamentos de las «teorías especial y general de la relatividad». No pretendemos entrar en una explicación detallada, sino en analizar algunas cuestiones metodológicas y sus consecuencias, subrayando la importancia de los «Principios de Equivalencia» enunciados, sobre los que se basan las ideas relativistas.
Galileo estableció que las leyes de la mecánica no dependen de un Sistema de Referencia K, que se mueva con velocidad constante respecto a otro sistema K´. Este «Principio» no procede de ninguna deducción lógica, sino que se adopta libremente con una finalidad metodológica. De este modo, la formulación de las leyes mecánicas serán iguales en cualquiera de los dos sistemas de referencia. Con ello, se asegura la «objetividad científica» y los dos sistemas de referencia K y K´ se llaman «equivalentes» o «simétricos».
Número de 1920 de la revista Science, pags. 8 – , donde se publicó el artículo Time, Space and Gravitation . En el que menciona la teoría de la relatividad como una «Teoría de Principios».
Time, Space and Gravitation (The Times, 28/11/ 1919, pp. 13 -14).
Pues bien, la «teoría especial de la relatividad» se asienta en dos principios básicos. El Primero es el anteriormente citado y conocido como «Principio de inercia» de Galileo, que Einstein amplió a toda ley física; no sólo a las leyes mecánicas.
El Segundo Principio establece que el valor de la velocidad de la luz en el vacío es constante, con independencia del estado de reposo o movimiento del foco emisor. Este principio tampoco procede de una deducción lógica, ni se adopta como consecuencia de observaciones experimentales, aunque esté confirmado por la experiencia. Sobre la naturaleza de ambos principios, Einstein explica que:
«Los dos principios que he mencionado han sido objeto de una confirmación experimental rigurosa, pero no parecen ser lógicamente compatibles. La teoría especial de la relatividad logró su reconciliación lógica haciendo un cambio en la cinemática, es decir, en la doctrina de las leyes físicas del espacio y del tiempo».
Einstein, A. (2005): 131. Albert Einstein. Introducción, selección y edición: J.M. Sánchez-Ron. Crítica, Madrid.
Ante estos dos principios básicos, Einstein reconoce que al definir tales estipulaciones teóricas, que sustentan la «teoría de la relatividad», era obligado adoptar algunos cambios en «la doctrina de las leyes físicas del espacio y del tiempo». Al hacerlo así, sus consecuencias concretas ya no serán compatibles con la experiencia habitual que se adquiere por el sentido natural. Por ejemplo, siguiendo la noción común (no científica) de simultaneidad, dos sucesos distantes son simultáneos, si suceden al mismo tiempo; según la percepción que tiene un observador de ambos sucesos. Sin embargo, para la teoría de la relatividad, la simultaneidad es una noción que depende del «Sistema de referencia» desde el cual se observa. Los sucesos que eran simultáneos en teoría clásica, dejan de serlo en la teoría relativista, cunado se observa desde un sistema de referencia en movimiento. O bien, dos sucesos que son simultáneos en un sistema de referencia concreto, no lo son cuando se observan respecto a otro sistema que se mueve con relación al primero. En la práctica para apreciar las diferencias, uno de los sistemas de referencia debe moverse con una velocidad próxima al valor de la velocidad de la luz. Entonces, al desplazarse hacia el foco luminoso, recibirá antes las imágenes transportadas por el haz luminoso.
Pero además del efecto relativista de la «simultaneidad», las consecuencias de la teoría afectan a otras magnitudes. Así, las medidas de las magnitudes «longitud», «masa» y «tiempo», dependen del estado de movimiento del sistema de referencia donde se mide. Es importante subrayar que los efectos relativistas conciernen a las «medidas» experimentales de magnitudes, y que tales medidas se realizan con dispositivos apropiados situados en los sistemas de referencia K y K´, que se mueven uno respecto al otro.