Me encanta esta foto de
Albert Einstein: un genio absoluto - a diferencia del espacio y del tiempo, a éste sí que le podemos adjudicar el calificativo de "absoluto" -, quizá el mayor genio de la historia de la humanidad ...¡posando con una guitarra eléctrica! Yeah! Al igual que
Jesucristo partió en dos la Historia,
Einstein partió en dos nuestra concepción del espacio-tiempo, dinamitando la hasta entonces granítica teoría newtoniana basada en un espacio y tiempo absolutos. ¿Pero cómo un muchacho de dieciséis años, al preguntarse "si viajáramos a la misma velocidad y en paralelo a un rayo de luz, entonces, ¿veríamos la onda estacionaria, congelada al lado nuestro, como una fotografía?", fue capaz de desarrollar un teoría como la
Relatividad especial, uno de los mayores logros de la mente humana, en tan sólo un espacio de 10 años? Porque sí, en el año 1905,
Max Planck, editor de la revista
Annals of Physics, recibió un manuscrito de
Einstein en el que abordaba esta paradoja de la luz que ya le venía preocupando diez años atrás. Me imagino que Planck, al acabar de leer el artículo, tuvo que sentarse, respirar profundo, y quizá secarse el sudor de la frente al comprobar que lo que tenía entre manos subvertía el orden científico generalmente aceptado hasta entonces.
Pero volvamos a la pregunta: según las ecuaciones de campo de
James Clerk Maxwell (padre del electromagnetismo, y otro genio absoluto), las perturbaciones electromagnéticas viajan a una velocidad fija e invariable, a una velocidad que resulta ser igual que la velocidad de la luz (300.000 Km/s). Además (y esto es crucial), la teoría demuestra que que todas las ondas electromagnéticas -entre ellas la luz visible- nunca se detienen, nunca reducen su velocidad. La luz SIEMPRE viaja a la velocidad de la luz. Nuestra intuición, basada en las leyes del movimiento de
Newton, nos dice que si fuéramos a la par que un rayo de luz veríamos las ondas estacionarias, quietas, pero esto está en contra de la teoría de
Maxwell y de todas las observaciones hasta entonces fiables: sencillamente no existe la luz quieta. O lo que es lo mismo, si pudiéramos ir a 299.999 Km/s siguiendo a un rayo de luz, ¡¡ese rayo de luz se seguiría moviendo con respecto a nosotros a velocidad constante = 300.000 Km/s!! ¿¿Pero cómo puede suceder tal cosa??
Mientras el resto de la comunidad científica se esforzaba en encontrar algo que refutara la teoría,
Einstein aceptó el valor constante de la velocidad de la luz, ya que ahí estaba la respuesta a la contradicción que le había tenido preocupado desde que era un adolescente. El
Principio de Relatividad Especial viene pues, a postular que:
la velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia en movimiento uniforme. Esto se basa en lo siguiente: siempre que discutamos sobre la velocidad, debemos especificar con precisión quién o qué está realizando esta medición. Podemos hablar sobre el movimiento de un objeto, pero sólo en relación o por comparación con otro. No tiene sentido decir "estoy viajando a 90 Km/h" si no hemos especificado ningún objeto como referencia. Es decir, no existe una noción "absoluta" de movimiento, el movimiento es RELATIVO (siempre que sea a velocidad constante, no ocurre lo mismo en el caso de un movimiento acelerado). Ejemplo: imaginemos que estamos dentro de un tren que se desplaza a una velocidad absolutamente constante. Si bajáramos las persianas de modo que las ventanas quedaran totalmente cubiertas y no pudiéramos ver ningún objeto exterior, no habría modo de distinguir nuestro estado de movimiento. Creeríamos que estamos parados. Volviendo al caso de la luz, ésta viaja a unos 300.000 km/s independientemente del punto de referencia establecido para efectuar la comparación.
Einstein constató que la constancia de la velocidad de la luz anunciaba el declive de la física de
Newton.
Newton consideraba el espacio como algo que está ahí fuera, como algo que existe "sin referencia a nada externo". Para él las medidas del espacio deben ser absolutas (independientemente de quién mida la distancia entre dos cosas, si la medida se hace con el cuidado debido, las respuestas coincidirán). Y con el tiempo lo mismo: "el tiempo existe en sí mismo...y fluye uniformemente, sin referencia a nada externo". Es decir, para
Newton existiría un concepto absoluto del tiempo y, con independencia de quién mida cuánto tiempo tarda algo en suceder, si las medidas se hacen con precisión, las respuestas coincidirán siempre.
Volvamos de nuevo a la paradoja: ¿cómo es posible que tanto una persona en movimiento a velocidad constante, como una persona en reposo midan la misma velocidad para el rayo de luz? Como sabemos, la velocidad está íntimamente ligada a nuestras nociones de espacio y tiempo, por lo que
Einstein llegó a la sorprendente conclusión de que, para que la velocidad de la luz sea siempre constante, el espacio y tiempo NO pueden ser absolutos, sino que deben ajustarse de tal manera que se compensen exactamente, de modo que las observaciones de la velocidad de la luz den el mismo resultado.
Newton pensaba que el movimiento a través del tiempo era completamente independiente del movimiento a través del espacio, pero
Einstein encontró que estaban íntimamente ligados. Es decir, nuestro movimiento es un movimiento combinado a través del espacio y el tiempo. O de otra manera: para que la velocidad de la luz sea constante, todo lo que empleeemos en movernos por el espacio debemos restárselo a nuestro movimiento en el tiempo, por lo que cuanto mayor sea la velocidad a la que nos movamos...¡¡¡
el tiempo pasará más despacio para nosotros que lo que lo hace para un observador que esté en reposo!!! IMPRESIONANTE. Por eso, si fuéramos a la velocidad de la luz (la velocidad máxima a la que se puede ir) todo nuestro movimiento en el espacio-tiempo se emplearía en movernos por el espacio, y el tiempo se detendría: no envejeceríamos. De la misma manera, si estamos en reposo, todo nuestro movimiento en el espacio-tiempo se emplea en movernos en el tiempo: envejecemos más rápidamente que alguien que está en movimiento.
Einstein afirmó que cualquier objeto del universo está siempre viajando a través del espacio-tiempo a una velocidad fija: la de la luz. Es decir: si un objeto está inmóvil (con relación a nosotros) y en consecuencia no se mueve en absoluto a través del espacio, entonces, todo el movimiento del objeto se utiliza para viajar a través de la dimensión tiempo. Sin embargo, si un objeto se mueve a través del espacio, esto significa que una parte del movimiento a través del tiempo ha de desviarse, por lo que el objeto viajará a través del tiempo más lentamente que los otros objetos que están inmóviles, ya que ahora utiliza parte de su movimiento para moverse a través del espacio. Un reloj llevado por una partícula de luz no marcharía en absoluto porque el movimiento a través del tiempo sería nulo (no le quedaría velocidad para moverse a través del tiempo). La luz no envejece: un fotón que emergió del
big bang tiene actualmente la misma edad que tenía entonces (!!!).
Pero, ¿por qué no podemos ver o sentir estos efectos en nuestra vida cotidiana? Pues porque nuestros movimientos son extremadamente lentos en comparación con la velocidad de la luz, y estas velocidades tan irrisorias (incluso la de una nave espacial) oscurecen la auténtica naturaleza del espacio y el tiempo. Nos desplazamos relativamente unos con respecto a otros a unas velocidades tan lentas que no somos conscientes de las distorsiones que se producen en el paso del tiempo (aunque éstas efectivamente se producen). De todas formas pensemos lo siguiente: si alguien consiguiera moverse pongamos a la mitad de la velocidad de la luz, el tiempo transcurriría más lentamente y viviría más, sí, pero estaría viviendo su vida a cámara hiper-lenta. O lo que es lo mismo: la "cantidad de vida" que experimentaría sería la misma que la de una persona en reposo en la tierra, ya que uno de
sus ciclos de vida normales tardaría en producirse una cantidad enorme de
nuestro tiempo.
Aún hay más:
Einstein también se dió cuenta de que la afirmación de que nada podía sobrepasar la velocidad de la luz resulta ser incompatible con la
Teoría de la Gravitación Universal de
Newton. Pero tranquilos muchachos, no hay por qué preocuparse, lo resolvió mediante la
Teoría de la Relatividad General. Aunque eso ya es otra historia...
