¿QUÉ ES UN PRINCIPIO DE RELATIVIDAD? (III)

Introducción

En la entrega precedente habíamos señalado que al físico holandés H. A. Lorentz se deben las transformaciones que dejan invariantes (con la misma forma) las ecuaciones de Maxwell cuando pasamos de un sistema inercial en el que el misterioso éter se encuentra en reposo a otro que se mueve respecto a él con velocidad constante. ¿Qué consecuencias comportan esas ecuaciones? ¿es posible más de una lectura, es decir, más de una interpretación de estas ecuaciones? ¿a qué resultados nos conducen una u otra interpretación?

Lorentz versus Einstein: vieja y nueva física

H. A. Lorentz obtuvo las transformaciones anteriores en el marco de su electrodinámica, construcción teórica con la que pretendía, entre otras cosas, dar razón de los infructuosos intentos –bien sea mediante los experimentos de Fizeau o los de Michelson-Morley– de determinar la velocidad de la Tierra respecto al éter, medio, este último, al que dotaba de existencia real, aún cuando no se dispusiera de un experimento indubitable con el que mostrar su acción.

En su modelo, Lorentz suponía que las fuerzas eléctricas eran, en esencia, estados de tensión y presión del éter, de forma que, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, la configuración del campo resultaba ser dependiente del estado de movilidad de las cargas respecto al éter y, por tanto, también, lo sería la estructura de toda distribución de cargas, es decir los cuerpos materiales. De acuerdo con sus cálculos se producían dos efectos que acabarían teniendo consecuencias de largo alcance: por un lado, un achatamiento de las líneas de campo en las direcciones perpendiculares a la del movimiento y, en consecuencia, un acortamiento de los objetos y, por otro, un retardo temporal de los relojes animados de movimiento respecto al privilegiado sistema en reposo respecto al éter. Uno y otro efecto eran, a su juicio, reales y la conjunción de ambos producía como resultado más llamativo el que todos los observadores que se desplazaran con velocidad constante respecto al éter adjudicarían a la luz la misma velocidad, c (recordemos que toda velocidad se obtiene en última instancia como un cociente entre una longitud y un tiempo de forma que una disminución simultánea de ambas magnitudes permite una razón entre ellas constante).

La aproximación de Einstein es completamente distinta, pues, para él, lo fundamental es, por un lado, su convicción de la existencia de un principio de relatividad para todas las leyes de la Física obtenidas en diferentes sistemas inerciales y, por otro, la convicción de la constancia de la velocidad de la luz en todos esos sistemas. La utilización de estos dos principios le permite obtener unas transformaciones de coordenadas entre sistemas inerciales que tienen idéntica forma que las obtenidas por Lorentz pero cuya interpretación no es, sin embargo, la misma.

En efecto, para él estas transformaciones reflejan las propiedades esenciales del espacio y el tiempo, conceptos hasta entonces ligados a la interpretación desarrollada por Newton y dotados de carácter absoluto.

A diferencia de lo que sucedía con Lorentz, sin embargo, los efectos de acortamiento de longitudes y de dilatación temporal no son reales y se dan en todos los sistemas cuando son observados no desde aquél en el que los objetos y los relojes están en reposo sino desde el otro, en el que son móviles; son, pues, dependientes sólo de la velocidad relativa entre los sistemas inerciales y, por tanto, observables desde cualquiera de ellos. Son efectos puramente cinemáticos y, en cierto sentido, asimilables a los efectos de perspectiva. No existe, pues, a diferencia de lo que imaginaba Lorentz para el sistema en el que el hipotético éter se encuentra en reposo, ningún sistema de referencia especial.

De hecho, la diferencia fundamental entre estas nuevas transformaciones y las de Galileo radica en que el tiempo deja de tener carácter absoluto para todos los sistemas y que, por ello, su valor depende del sistema desde el que se mida.

Ello comporta que ciertas nociones, hasta entonces aceptadas como de sentido común –indiscutibles–, pasen a ser problemáticas.

Explorar las consecuencias de estas transformaciones queda para otro momento.