24/5/13

Sobre la teoría de la relatividad - Einstein - 5. El principio de la relatividad (en sentido restringido)



5.    El principio de la relatividad (en sentido restringido)



Para conseguir la mayor claridad posible, volvamos al ejemplo del vagón de tren que lleva una marcha uni­forme. Su movimiento decimos que es una traslación uniforme («uniforme», porque es de velocidad y direc­ción constantes; «traslación», porque aunque la posi­ción del vagón varía con respecto a la vía, no ejecuta ningún giro). Supongamos que por los aires vuela un cuervo en línea recta y uniformemente (respecto a la vía). No hay duda de que el movimiento del cuervo es —respecto al vagón en marcha— un movimiento de distinta velocidad y diferente dirección, pero sigue siendo rectilíneo y uniforme. Expresado de modo abs­tracto: si una masa m se mueve en línea recta y unifor­memente respecto a un sistema de coordenadas K, en­tonces también se mueve en línea recta y uniforme­mente respecto a un segundo sistema de coordenadas K', siempre que éste ejecute respecto a K un movi­miento de traslación uniforme. Teniendo en cuenta lo dicho en el párrafo anterior, se desprende de aquí lo siguiente:
Si K es un sistema de coordenadas de Galileo, en­tonces también lo es cualquier otro sistema de coorde­nadas K' que respecto a K se halle en un estado de traslación uniforme. Las leyes de la Mecánica de Galileo-Newton valen tanto respecto a K' como respecto a K

Demos un paso más en la generalización y enuncie­mos el siguiente principio: Si K' es un sistema de coor­denadas que se mueve uniformemente y sin rotación respecto a K, entonces los fenómenos naturales trans­curren con respecto a K' según idénticas leyes genera­les que con respecto a K. Esta proposición es lo que llamaremos el «principio de relatividad» (en sentido restringido).
Mientras se mantuvo la creencia de que todos los fenómenos naturales se podían representar con ayuda de la Mecánica clásica, no se podía dudar de la validez de este principio de relatividad. Sin embargo, los re­cientes adelantos de la Electrodinámica y de la Óptica hicieron ver cada vez más claramente que la Mecánica clásica, como base de toda descripción física de la natu­raleza, no era suficiente. La cuestión de la validez del principio de relatividad se tornó así perfectamente dis­cutible, sin excluir la posibilidad de que la solución fuese en sentido negativo. Existen, con todo, dos hechos generales que de en­trada hablan muy a favor de la validez del principio de relatividad. En efecto, aunque la mecánica clásica no proporciona una base suficientemente ancha para re­presentar teóricamente todos los fenómenos físicos, tiene que poseer un contenido de verdad muy impor­tante, pues da con admirable precisión los movimientos reales de los cuerpos celestes. De ahí que en el campo de la Mecánica tenga que ser válido con gran exactitud el principio de relatividad. Y que un principio de gene­ralidad tan grande y que es válido, con tanta exactitud, en un determinado campo de fenómenos fracase en otro campo es, a priori, poco probable.
El segundo argumento, sobre el que volveremos más adelante, es el siguiente. Si el principio de relatividad (en sentido restringido) no es válido, entonces los sis­temas de coordenadas de Galileo K, K', K", etc., que se mueven uniformemente unos respecto a los otros, no serán equivalentes para la descripción de los fenómenos naturales. En ese caso no tendríamos más remedio que pensar que las leyes de la naturaleza sólo pueden for­mularse con especial sencillez y naturalidad si de entre todos los sistemas de coordenadas de Galileo eligiése­mos como cuerpo de referencia uno (K0) que tuviera un estado de movimiento determinado. A éste lo califi­caríamos, y con razón (por sus ventajas para la descrip­ción de la naturaleza), de «absolutamente en reposo», mientras que de los demás sistemas galileanos K diría­mos que son «móviles». Si la vía fuese el sistema K0, pongamos por caso, entonces nuestro vagón de ferro­carril sería un sistema K respecto al cual regirían leyes menos sencillas que respecto a K0. Esta menor simpli­cidad habría que atribuirla a que el vagón K se mueve respecto a K0 (es decir, «realmente»). En estas leyes generales de la naturaleza formuladas respecto a K ten­drían que desempeñar un papel el módulo y la dirección de la velocidad del vagón. Sería de esperar, por ejemplo, que el tono de un tubo de órgano fuese dis­tinto cuando su eje fuese paralelo a la dirección de marcha que cuando estuviese perpendicular. Ahora bien, la Tierra, debido a su movimiento orbital alrede­dor del Sol, es equiparable a un vagón que viajara a unos 30 km por segundo. Por consiguiente, caso de no ser válido el principio de relatividad, sería de esperar que la dirección instantánea del movimiento terrestre interviniera en las leyes de la naturaleza y que, por lo tanto, el comportamiento de los sistemas físicos de­pendiera de su orientación espacial respecto a la Tierra; porque, como la velocidad del movimiento de rotación terrestre varía de dirección en el transcurso del año, la Tierra no puede estar todo el año en reposo respecto al hipotético sistema K0. Pese al esmero que se ha puesto en detectar una tal anisotropía del espacio físico terres­tre, es decir, una no equivalencia de las distintas direc­ciones, jamás ha podido ser observada. Lo cual es un argumento de peso a favor del principio de la relativi­dad.


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