CARÁCTER RESTRINGIDO DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL


 

En el tema dedicado a la relatividad especial, hemos visto que esta teoría proporcionó un avance impresionante a la ciencia porque consiguió establecer una equivalencia entre los sistemas de referencia inerciales (SRI) para el estudio de las leyes que rigen todos los procesos físicos. Por primera vez en la historia de la física se dio una respuesta explícita al problema de la relatividad de los movimientos. Esta respuesta se formalizó operativamente a través de unas nuevas leyes de transformación de las magnitudes al pasar de un SRI. Utilizando estas leyes de transformación, las leyes fundamentales del electromagnetismo y las de la mecánica relativista se escriben igual en todos los SRI. En consecuencia, en cualquier SRI se pueden aplicar ambas teorías para estudiar cada proceso físico.

 

Después de apreciar esta gran aportación de la teoría de la relatividad especial resulta casi inevitable plantear una seria objeción a la misma. Paradójicamente esta objeción está relacionada con el reto fundamental de la relatividad, es decir, con el reto de extender la aplicabilidad de todas las leyes de la física a todos los sistemas de referencia. Porque, efectivamente, la relatividad especial consiguió que todas las leyes físicas se puedan aplicar en los SRI (los mismos sistemas de referencia en los que ya se podían aplicar las leyes de la mecánica de Newton). Pero, ¿qué ocurre en sistemas de referencia que no sean inerciales, sino acelerados? Por otro lado, ¿existe en el Universo algún SRI?

 

Cuando se analizan las experiencias que tenemos a diario en vehículos acelerados, se observa que en ellos es posible efectuar pruebas que pongan de relieve su aceleración. Por ejemplo, un pasajero de un tren nota la fuerza que le hace el suelo mientras el tren arranca, cuando frena o al trazar una curva. Además, puede diseñar experimentos calcular la aceleración del vagón en el que viaja. Así, por ejemplo, según muestra la animación adjunta, puede  colgar un péndulo del techo. Mientras el vagón tenga un movimiento rectilíneo y uniforme el péndulo se mantiene en posición vertical, pero si el tren acelera, el péndulo se desvía y el viajero, después de medir el ángulo de dicha desviación, puede calcular la aceleración de su vagón (con respecto al suelo) utilizando las leyes de la mecánica de Newton.

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Así resulta que los sistemas de referencia no inerciales (como el ligado al tren acelerado) son perfectamente identificables, distinguibles de los inerciales y, por lo tanto, del reposo. Como consecuencia de ello, dichos sistemas de referencia acelerados no cumplen el primer postulado de la relatividad especial, sino que, en el marco de esta teoría, las leyes de la física no se mantienen igual al trasladarlas a este tipo de sistemas de referencia. Este hecho no resulta nada satisfactorio para una mentalidad relativista. Con esta mentalidad inquieta que dentro de un vehículo que cambia su velocidad, por ejemplo de 5 km/s a 7 km/s, no se puedan detectar ni los 5 km/s ni los 7 km/s y sí, en cambio, el incremento de 2 km/s cada segundo. Dicho de otro modo, resulta insatisfactorio que algo tan fundamental como el principio de relatividad parezca que sólo se pueda aplicar a un tipo de movimiento, el movimiento uniforme. ¿No sería más lógico y deseable plantear que todos los movimientos deberían ser, o bien absolutos, o bien relativos?
 
Estas inquietudes inducen hacia un replanteamiento del reto relativista, con el objetivo de extender la aplicabilidad del principio de relatividad a cualquier sistema de referencia en lugar de que la teoría quede restringida a los SRI. Con más razón, si tenemos en cuenta que cualquier sistema de referencia que se adopte en el Universo se ha de ligar a algún objeto del cosmos, y, por tanto, será acelerado, ya que todos los cuerpos celestes tienen movimientos acelerados debido a que se ejercen entre sí fuerzas gravitatorias.