Los postulados
En la primera entrada de esta serie acerca de la Teoría Especial de la Relatividad hablamos acerca de la situación de la física referente al movimiento y las ondas a principios del siglo XX. En este segundo artículo vamos a seguir avanzando poco a poco, sentando las bases para más adelante extraer conclusiones: hablaremos sobre los dos postulados en los que Einstein basa su teoría.
Los avisos oportunos: El Tamiz sigue el lema de Antes simplista que incomprensible, de modo que si quieres exactitud y corrección extremas, mejor vas a otro sitio. En segundo lugar, esta serie tarda cierto tiempo en llegar a “lo divertido” de la relatividad (creo que lo empezaremos en la siguiente entrega), pero tienes que tener paciencia y entender bien las bases antes de llegar a lo más enjundioso de la teoría.
Dicho esto, hoy simplemente vamos a dejar bien claros los dos postulados que establece Einstein para desarrollar su Teoría Especial. Son muy sencillos y, al principio, puede parecer que no tan diferentes de los de la física clásica, pero revolucionarían nuestro conocimiento del Universo:
Todos los sistemas de referencia inerciales son equivalentes.
La velocidad de la luz en el vacío es siempre la misma, independientemente de quién la emita y quién la mida.
La grandeza de la TRE es la cantidad ingente de información que extrae de estos simples postulados. Puede parecer increíble, pero la equivalencia entre masa y energía, la dilatación del tiempo, la contracción de las longitudes… todo se deduce de manera relativamente sencilla de estas dos simples premisas.
Ahí está el verdadero genio de Einstein – sin un laboratorio ni complicados aparatos, simplemente con un lápiz, un papel y su cerebro, fue capaz de realizar predicciones que parecían una locura, como que un reloj que se moviera muy rápido marcaría las horas más despacio… y, una tras otra, todas se han verificado experimentalmente. Y todo a partir de esos dos postulados.
¿Qué quieren realmente decir?
El primero, si recuerdas la anterior entrada de esta serie, es prácticamente el de Galileo – sólo que Einstein lo hace absoluto: No hay manera posible de saber, con ningún experimento físico, si te estás moviendo a velocidad constante o bien estás quieto (eso es lo que es un “sistema de referencia inercial”).
A lo largo de esta serie vamos a realizar una serie de “experimentos mentales” para pensar acerca del Universo. En ellos voy a utilizar dos personajes, Ana y Alberto, que se encuentran en el vacío del espacio, lejos de cualquier objeto, solos en el espacio interestelar – veremos qué conclusiones extraen Alberto y Ana de lo que observan.
Lo que dice el primer postulado, en términos de “Ana y Alberto” es lo siguiente: Si Ana y Alberto notan que se mueven el uno respecto al otro, es absolutamente imposible que sepan si uno está parado y el otro no, o los dos se mueven. No sólo eso, la pregunta de si “uno está parado o se mueve con velocidad constante” no tiene ningún sentido, porque no hay un punto fijo y en reposo que está “parado” de manera absoluta.
De manera que todas las leyes físicas y los experimentos que Ana o Alberto puedan realizar deben ser consistentes con esto: no puede haber ningún experimento que Alberto realice, por ejemplo, y le haga decir, “¡Anda! Si pasa esto, quiere decir que no estoy parado.” Lo que sí puede observar es que se mueve respecto a Ana – pero no puede ir más allá en su razonamiento.
El segundo postulado dice que si Ana o Alberto miden la velocidad de la luz, independientemente de su origen y de cómo se mueve cada uno, el resultado en el vacío va a ser siempre, segurísimo, 300.000 km/s. Este postulado, en sí mismo, ya hace chirriar nuestra intuición. Piénsalo:
Si Alberto se mueve por el espacio hacia Ana a 200.000 km/s y apunta una linterna hacia ella, Alberto ve la luz alejarse de él a 300.000 km/s. Y Ana ve la luz acercarse a ella a 300.000 km/s. ¿Te das cuenta de lo raro que es, y de cómo extraeremos conclusiones muy anti-intuitivas de esta simple premisa? Imaginarse esa situación ya contradice nuestra intuición y nuestro cerebro (al menos el mío) ya suelta una alarma, “¡Paradoja! ¡Eso no tiene sentido!”.
Ana y Alberto experimentan la relatividad. No, no la está matando con la linterna.
Por cierto, si has entendido el primer postulado y te pregunto: ¿Cuál de los dos tiene razón? ¿Alberto o Ana?, seguramente contestarás de manera correcta – los dos tienen “razón”, y la pregunta no tiene sentido.
Ésta es una de las “revoluciones” de la teoría einsteniana respecto a las anteriores. De Einstein en adelante (mucho más aún con la cuántica, pero el punto de ruptura está aquí), la pregunta “¿Qué está pasando realmente?” carece de sentido. “¿Qué observa Ana?” tiene sentido, como lo tiene “¿Qué observa Alberto?”pero deja de ser posible hacer preguntas absolutas: la realidad se convierte en la observación por parte de alguien, y sin ese alguien no podemos hablar de realidad: la realidad es local para cada observador.
¿Por qué en nuestra vida cotidiana parece que hay una sola realidad y todos vemos las cosas igual? Porque la diferencia entre lo que percibimos unos y otros es tan pequeña (porque nuestra velocidad relativa de unos respecto a otros es tan minúscula) que vemos “casi lo mismo”, y a ese “casi lo mismo” que observamos lo llamamos “realidad”….pero no hay tal cosa. Raro, ¿verdad?
En la próxima entrada atacaremos ya la primera de las conclusiones inmediatas de los postulados de Einstein – la llamada “dilatación del tiempo”. Sin embargo, te recomiendo que releas esto un par de veces para “empaparte” de los postulados, para que cuando empecemos a extraer conclusiones tengas el punto de partida muy claro. .