TREK - Teoría de La Relatividad, Elementos y Krítica · La Teoría de la Relatividad de Albert...
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METAFÍSICA GLOBAL TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ELEMENTOS Y CRÍTICA José Tiberius
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METAFÍSICA GLOBAL
TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
ELEMENTOS Y CRÍTICA
José Tiberius
EDICIÓN GLOBAL
José Tiberius es el autor principal de la editorial Molwick.
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Molwickpedia: molwick.comTítulo: Teoría de la Relatividad, Elementos y Crítica eBook: 978-84-15328-41-4ISBN libro impreso: 978-84-15328-63-6 Incluido en el libro: Vol. I - II:
Física y Metafísica del Tiempo978-84-15328-90-2 // 978-84-15328-62-9*
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VOL. II
TEORÍA DE LA RELATIVIDAD, ELEMENTOS Y CRÍTICA
1. Teorías de la Relatividad de Einstein2. Relatividad Especial
a. ¿Qué es la relatividad?b. Precursores de la relatividad
Las ecuaciones de MaxwellEl experimento de Michelson-MorleyEcuaciones Lorentz y postulados dePoincaré
c. Concepto y postulados de la RESistema de referencia y sistemas inerciales
Modelo heliocéntrico y tolemaicoMovimiento rectilíneo uniforme
El espacio-tiempoRelatividad y teorema de PitágorasGeometría del espacio
Masa inercial y energía relativistaTeoría de la luz
¿Qué es la luz?La naturaleza de la luz
d. Física Relativista y matemáticas3. Relatividad General
a. El principio de equivalenciab. Las predicciones de la RGc. La paradoja de los gemelos
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La vida, ciencia y filosofía al alcance de tus manos. Nuevos paradigmas en física, biología y psicología de la educación.
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VOL.TEORÍA DE LA RELATIVIDAD,
ELEMENTOS Y CRÍTICA
I. TEORÍA DE LA RELATIVIDAD DEALBERT EINSTEIN
La Teoría de la Relatividad de Albert Einstein se desarrolló dosetapas o teorías físicas diferentes, la primera de ellas, laRelatividad Especial (RE) o relatividad restringida, establece larelatividad del tiempo. No obstante, necesita la segunda, laRelatividad General (RG), para solucionar numerosas lagunastanto de concepto como experimentales.
Se podría decir que la Teoría de la Relatividad es un edificiodonde las primeras plantas corresponden a la RE y las másaltas a la RG.
Aunque técnicamente la Teoría de la Relatividad General (1916)incluye a la Teoría de la Relatividad Especial (1905), en muchoscasos, se mantiene la terminología por separado para indicarlas dos partes principales de la física relativista.
A pesar de la falta de cimientos del edificio, yo aspiraba, comomuchas otras personas, a comprender estas famosas teoríasfísicas por puro amor a la ciencia, y creo que lo he conseguido.Pero se ha fortalecido mi primera impresión y he llegado a laconclusión de que tanto la RE como la RG están equivocadasrespecto al pobre tiempo y, por extensión, respecto abastantes cosas más.
Al mismo tiempo, es necesario recordar que, con la actualdefinición de segundo, las teorías de Einstein son correctasformalmente puesto que el intervalo de tiempo que se utilizacomo unidad de tiempo se ve afectado por cambios en lagravedad o en la velocidad del átomo de cesio a que se refiere.
Si es difícil entender estas teorías, más complicado será
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criticarlas o entender los ataques, puesto que una sátira sinsaber de qué no puede tener mucha fuerza. Por ello, heintentado exponer brevemente su contenido desde un puntode vista ortodoxo antes de explicar los argumentos en contra.
Más complicado todavía es criticar las dos teorías de Einsteinpor ser contradictorias, ya que lo que no afirma una lo afirmala otra y viceversa. Son como teorías gemelas que se llevanmal.
Algunas de lascaracterísticasprincipales de estelibro son:
Objetivo.Indudablemente,la Teoría de laRelatividad en suconjunto es una delas teorías máscomplejas de lahistoria de laciencia y, junto a la de Darwin, de las que más controversiaha aportado a pesar de los múltiples experimentos quesupuestamente la han confirmado.
Quizás se deba, al margen del AMEISIN estilo relativistade escribir de Albert Einstein, a que en realidad muchos deesos experimentos son puramente mentales y porquesupone un cambio de modelo explicativo de la realidadfísica que implica diversas materias o sub-modelos, dondealgunos son, o a mí me lo parecen, correctos, pero otrosno. En un sentido más amplio la relativitas causa sería elconjunto de las denominadas casualidades despistantes.
Reloj Museo d'Orsay - París
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El objetivo de este segundo libro es poner de manifiestoque las explicaciones sobre el tiempo relativo sonfrancamente deficientes si no totalmente equivocadas;contribuyendo a alejar el conocimiento de las teorías deFísica Moderna y la propia comunidad científica delconjunto de la sociedad más allá de lo natural. Se trata derealizar, de alguna manera, una crítica destructiva aunreconociendo sus puntos positivos.
Lo que se pretende es señalar sus puntos más débiles ypresentar interpretaciones de los hechos más acordes conel sentido común, para finalmente proponer la Física Globalcomo una nueva teoría de todo con experimentosconcretos que la confirmen, como los experimentosGigachron y el Lejano Michelson-Morley o LISA enterminología de la NASA.
Es gracioso que, por una parte, la Teoría de la Relatividad deAlbert Einstein en sí no esté tan equivocada como lasexplicaciones que dan sus defensores y, por otra, estémucho más equivocada de lo que podrían sospechar. Dehecho, tiene partes consistentes convencionalmente; porejemplo, el tiempo, tal y como está definido en laactualidad, es relativo; pero lo que no tiene mucho sentidoes que la definición oficial de la unidad de tiempo seasensible al campo gravitatorio o la velocidad; ya que lológico hubiera sido fijarlo para unas condiciones concretas.
Destinatarios.Este libro está principalmente dirigido a personasinteresadas en el tema de la RE o relatividad restringida y laRG, pero no necesariamente especialistas en la físicarelativista; aunque espero que a éstos últimos les sea deutilidad para replantearse aspectos esenciales de la teoría;en particular, los derivados puramente de la supuesta
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relatividad del tiempo y del espacio.
Algunos conocedores de la física relativista seguramente seencontrarán incómodos con la lectura y la abandonen,pero espero que no sea por el estilo sino por la negativa aadmitir la posibilidad de que los principios de la relatividadestén totalmente descaminados. Negativa razonable yrespetable por otra parte, habida cuenta del tiempotranscurrido desde que se formalizaron y la prácticaunanimidad entre la doctrina científica al respecto.
Hablando de expertos en la Teoría de la Relatividad de AlbertEinstein, si el lector es uno de ellos quizás pueda contestara la siguiente pregunta: ¿Desde cuándo la Teoría de laRelatividad es correcta formalmente?
Otras preguntas interesantes serían: ¿Por qué se atrasan losrelojes atómicos en una nave espacial? ¿Se podría considerar como unerror de medida o como que los relojes se alteran por arte de magia?En definitiva, ¿Cuáles son los mecanismos internos que hacen que unreloj se desincronice? ¿Existe la gravedad o es una propiedadmatemática de la nada?
Si el lector no es experto en física relativista, las preguntasanteriores a cualquiera que lo sea pueden resultaralentadoras.
Lo primordial son los conceptos intuitivos básicos y no lasfórmulas complicadas, porque si se pierden los primeros,las segundas no nos dirán absolutamente nada, o en todocaso, nada que podamos comprender.
Estilo.Si en el libro de la Ecuación del Amor intervienen la ciencia yla metafísica, en este libro aparece el humor, no por propiavoluntad sino porque cuando se habla del continuum y denuevas dimensiones en la física relativista y pienso que la
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ciencia se intenta justificar en dimensiones no reales, nopuedo evitar una pequeña sonrisa provocada por el crucede ideas inducido.
En consecuencia, y para amenizar la dureza de losrazonamientos sobre los principios relativistas el estilo esalgo informal en ocasiones.
Ahora bien, conviene no olvidar que la nueva teoría detodo que supone la Física Global tiene carácter científico,pues presenta y propone experimentos físicos factibles ono mentales para confirmar sus afirmaciones.
Contenido.
Los aspectos más importantes de este libro de crítica de lafísica relativista son los siguientes:
En la introducción, intentando entender el desatinoocurrido, se ha incluido una lista de las casualidadesdespistantes y las paradojas de las primas que contribuyerona la aceptación de la Teoría de Relatividad, a pesar de sudesafortunado maltrato al tiempo, al espacio y a todasnuestras neuronas.
El contexto histórico en que los principios relativistasse desarrollaron y sus antecedentes inmediatos.
Descripción básica de los postulados y principios queconforman la RE como la noción de sistema dereferencia, sistemas inerciales, relatividad del tiempo ydel espacio y masa relativista.
Comentarios críticos sobre los postulados y principiosrelativistas anteriores.
Errores más comunes que contienen las innumerablesdemostraciones de la física relativista.
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Un breve apartado dedicado a la RG de AlbertEinstein, que dice eliminar la clásica paradoja de losgemelos, pero lo que hace es generar su propiocomplejo paradójico de matemáticas súper complicadasy reconocer implícitamente que la RE es errónea.
Después de tanta destrucción y de la masiva confusión sobresi la velocidad de la luz sí o si la velocidad de la luz no, esperoque se entienda algo mejor la Física Moderna y sus puntosdébiles respecto a las relaciones normales entre el espacio y eltiempo –definición clásica de velocidad– y entre la gravedad, lamasa y la energía como propiedades de la materia en general.
* * *
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II. RELATIVIDAD ESPECIAL
Antes de empezar a hablar de la ley de relatividad restringida,conviene situar históricamente la Teoría de la Relatividad Especial(RE) con la mención de algunos avances de la ciencia más omenos contemporáneos a la misma:
1896 - Descubrimiento de la radioactividad natural por A.H. Becquerel.1897 - J. J. Thomsom descubrió el electrón.1900 - Hipótesis sobre la energía y los cuantos de MaxPlanck, que sitúa el origen de la Mecánica Cuántica.1905 - Teoría de la Relatividad Especial de AlbertEinstein.1913 - Modelo atómico de N. Bohr1916 - Teoría de la Relatividad General de AlbertEinstein.1924 - L. De Broglie propone la dualidad onda-corpúsculo de la materria.1926 - E. Schrödinger propone su ecuación de onda parael átomo de hidrógeno.1927 - Principio de incertidumbre de W. K. Heisenberg.1932 - J. Chadwick descubre experimentalmente elneutrón.1942 - Primera reacción nuclear en cadena en un reactornuclear llevada a cabo por E. Fermi
A la vista de esta lista, una idea surge inmediatamente, laRelatividad Especial de Albert Einstein fue realmente una teoríamuy osada.
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Al mismo tiempo y sin quitarle el mérito negativo a larelatividad restringida, después de apuntar sus antecedentesinmediatos nos daremos cuenta de que la teoría de Einstein noera tan revolucionaria ni tan original en el momento en quesalió a la luz. Sin embargo, el proceso en su conjunto sí sepuede considerar totalmente revolucionario, a lo que yoañadiría: ¡De mala suerte y un poco desesperado!
En este libro existen dos apartados previos al estudiosistemático de todo sobre la Relatividad Especial de Einstein. Enel primero, ¿Qué es la relatividad? se exponen la lista deCasualidades despistantes y las Paradojas de las primas comopequeño resumen de por qué se aceptó la RE y, finalmente,mi concepto de la RE, a modo de conclusión adelantada deforma que el lector pueda ir entendiendo la filosofía delpresente libro.
El segundo apartado versa sobre las ecuaciones de Maxwell,las transformaciones de Lorentz y los postulados de Poincarécomo antecedentes inmediatos de la física relativista que, juntoal contexto citado, forman el conjunto de ideas que provocó laerrónea interpretación por Albert Einstein y la comunidadcientífica del experimento del Michelson-Morley.
Sobre el contexto histórico de la Teoría de la Relatividad Especialtrata el Cuento de la abuela Ino, con un formato de juegos depalabras sobre la experiencia como madre de la ciencia, queademás es un cuento de miedo y misterio por el caminotomado por la ciencia moderna del siglo pasado.
No cabe duda de que se cometieron otros muchos errores,que se van citando en el análisis de cada uno de los principiosde la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein y que figuranclasificados en el apartado de este libro de Errores de la físicarelativista. No obstante, estoy convencido de que dichos
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errores no se hubieran producido o se hubieran superado sindificultad de no ser por la citada interpretación del experimentode Michelson-Morley.
En el tercer apartado de este libro, además del concepto de lospostulados de la Teoría de la Relatividad Especial, se estudian loselementos de la relatividad restringida con una presentaciónneutra para tener una base sobre la que dirigir las críticas aaquellas partes que considero erróneas. Todo ello intentandolimitar en lo posible la utilización de las matemáticas omanteniendo un nivel lo más general y sencillo posible.
En particular se comentan, por un lado, la problemáticaplanteada por algunos de los elementos terminológicos oconceptos más utilizados por la física de la relatividad deEinstein, bien sea por su confusión, su complejidad o porambas cosas; y, por otro, incorrecciones puntuales einterpretaciones erróneas de los experimentos (muchos deellos puramente mentales) que sustentan la Relatividad Especial yGeneral en la actualidad.
Aquellas personas que quieran profundizar en la teoría deEinstein no tendrán ningún problema si consultan cualquierlibro de introducción a la Física Moderna. Yo recomendaríalibros del curso de acceso a la universidad, libros de primerode facultad o libros de divulgación científica, porque me temoque los libros especializados sobre relatividad restringidapueden ser demasiado enrevesados y centrarse mucho en lasmatemáticas y en experimentos mentales, dado que no existeun espacio sin gravedad.
En Internet también existe abundante webografía sobre larelatividad restringida.
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II.a) ¿Qué es la relatividad?
¡Es una teoría científica! En las argumentaciones para explicarqué es la relatividad, casi siempre acaba apareciendo una cita almétodo científico en el sentido de que toda teoría, aunque estéaceptada generalmente, puede ser errónea. ¡Qué casualidad!
Y luego, como si fuera un cuento de hadas, añaden eso de queuna teoría nueva siempre tiene que recoger la anterior comoun caso particular. Parece increíble que se olviden del estadoactual del sistema tolemaico o famosa teoría de que la Tierraera el centro del universo; sin duda se trata de unamanifestación más de la cultura de la ignorancia. Supongoque lo que intentan de verdad es convencerse a sí mismosporque no acaban de conseguirlo.
El tiempo es relativo por la Teoría de la Relatividad Especial de1905 y con posterioridad por la Relatividad General (RG) de1916. Sin embargo, la segunda afecta al tiempo por establecerel principio de equivalencia entre la gravedad y los sistemasacelerados y, por lo tanto, con los efectos temporales delmovimiento en la Relatividad Especial.
Citemos brevemente un conjunto de casualidades y lasparadojas de las primas –conceptos o terminología confusa–que hicieron posible una interpretación tan errónea de la FísicaModerna que obligó a cambiar la propia filosofía de la ciencia.
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Casualidades despistantes.
La dificultad filosófica de admitir que la luz esarrastrada por la Tierra –éter luminífero, campo degravedad o tensión de la curvatura longitudinal del éterglobal o estructura reticular de la materia–, por suponeruna vuelta al centralismo terráqueo; que tantosquebraderos de cabeza había supuesto para eldesarrollo de la ciencia moderna.
La subjetividad real y la relatividad imaginaria deltiempo.
La inexperiencia de principios del siglo pasado y sumadre la inocencia, que será la bisabuela de la ciencia.
La tendencia dela ciencia deseguiravanzando o, almenos, de noretroceder.
La coincidenciadel sistema dereferenciaespacial de laTierra con elsistema dereferencianatural o sistemaprivilegiado de la luz en la Tierra (la Relatividad Generalestablece esta característica sin reconocerlo)
Albert Einstein (1879-1955)(Imagen de dominio público)
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La realidad de algo parecido a la masa relativista y a laequivalencia energía masa, aunque sea una equivalenciaparcial o contextual.
El teorema de Pitágoras con las ecuaciones deLorentz y la relación cuantitativa entre masa yvelocidad o energía cinética.
La complejidad matemática del modelo relativista,mezclada con una excesiva influencia filosófica, quehizo que se resintiera el método científico y se perdierael imprescindible sentido común en cuanto alpredominio de la razón sobre la utilidad.
En mayor o menor medida, pero sin duda con efectosreales, la coincidencia de los intereses profesionales conel incremento de la abstracción en esta materia.
El ameisin estilo de redacción de Albert Einstein y sucontrol intuitivo de las matemáticas.
Los efectos reales de la gravedad sobre la masa y laenergía electromagnética recogidos en la RelatividadGeneral y su encadenamiento al punto más incorrectode la Relatividad Especial.
La morbosidad de los viajes en el tiempo y la idea deinmortalidad.
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Las paradojas de las primas.
Por supuesto, todas estas paradojas tienen su explicación,aunque sea algo retorcida. Y si no se acepta, es que no seentiende la Relatividad, no es que esté mal explicada o queno tenga ningún sentido.
Convencer al cerebro que lo blanco es negro no es tarea fácil.
Por ejemplo, que un metro sea más largo que otro oque la duración de un segundo sea mayor que la deotro.
Que, además, la largura o duración anterior dependadel ángulo de observación. El cerebro acaba por nosaber muy de bien de qué estamos hablando.
Que el espacio y el tiempo sean intercambiables.
La palabra postulado se utiliza en el sentido de axioma.
El sentido normal en filosofía de la ciencia suele ser locontrario, algo que se propone y que se debe probar.Claro que las connotaciones concretas varían de unidioma a otro.
Definición de segundo.
Desde 1967, según Wikipedia, el segundo es eltiempo que tarda el átomo de cesio en9.192.631.770 períodos de radiación.
Esta definición es consistente con la Relatividad,cuando el átomo está en movimiento en la Tierratarda menos y también tarda menos si está en unpunto más bajo o con más gravedad, es decir, el
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segundo es más corto.
No sé por qué, pero también dice Wikipedia quedicha duración es más estable que la anteriordefinición de segundo, que era en base a la órbita dela Tierra y de carácter absoluto.
No obstante, en la página del BIPM * se dice que elátomo de Cesio debe estar en reposo. En este caso,el tiempo dejaría de cambiar con la aceleración y laTeoría de la Relatividad sería falsa. Es decir, tenemosuna definición y una modificación con sentidototalmente opuesto.
Definición de metro.
En la Relatividad, la velocidad de la luz no se mideexperimentalmente; se fija por axioma, la distanciaque recorre en un segundo se divide por299.792.458 partes y a cada parte se la denominametro. Ciertamente, la distancia recorrida en unsegundo relativo por la luz es variable.
En consecuencia, parece que todo el que diga que lavelocidad constante de la luz se ha comprobadoexperimentalmente no sabe lo que dice.
Electromagnetismo y relatividad.
Maxwell dedujo la velocidad de la luz en un marcoclásico y en relación a propiedades de un supuesto éter.No obstante, siempre se utiliza su deducción comoprueba del axioma de velocidad máxima que nonecesita prueba.
Sistema de referencia.
La definición de dos sistemas inerciales es que están
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uno respecto a otro en movimiento relativouniforme, pero se habla constantemente de unsistema inercial sin relación a otro, lo cual no tieneningún sentido.
La gracia es que el sentido lo tiene cuando estamosen RG, pero lo anterior se produce en las primerasexplicaciones de la RE.
Asimismo, en la RG, la definición de un sistemainercial no solo ha cambiado, sino que ya nonecesita otro sistema de referencia.
Por cierto, la palabra inercial no representaadecuadamente el concepto ni en la RE ni en la RG,puesto que un sistema de referencia no tiene nimasa ni inercia, al ser un concepto abstracto.
Los sistemas de referencia también se denominanobservadores, cuando en el lenguaje normal unobservador es externo al sistema.
Experimentos mentales.
Estos pensamientos son todo menos experimentos. Dehecho, manifiestan claramente que no se dispone deexperimentos reales y, a menudo, las conclusiones estánincluidas en las premisas o los hipotéticos resultadosson erróneos.
En el mejor de los casos presentan un aspecto lógicopero parcial de la supuesta realidad y una conclusiónque arrastra una indebida generalización científica.
La luz no tiene ni masa ni soporte físico.
Normalmente algo con estas características se consideraque es un concepto abstracto y que no puede producir
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efectos físicos, en cuyo caso se denominaría magiaoscura.
Masa invariante.
Entonces, ¿a qué vienen las expresiones tan utilizadasde masa relativista o la de masa en reposo?
Claro que la masa es invariante porque la masa de unsistema se mide siempre en reposo. Es decir, para ladefinición de la unidad de masa se impone la condiciónde velocidad cero, cuando para la definición desegundo no se impone porque se habla de que no seconoce el reposo absoluto.
El truco está en considerar una masa en movimientocomo parte de un sistema mayor y calcular la masapropia del conjunto del sistema.
La energía cinética tiene masa equivalente pero no esmasa. No se sabe muy bien lo que es, pero sí que noestá en reposo.
Hay que admitir que este concepto es para nota.
Relatividad General.
Lleva la contraria a la RE en casi todo. Lo que noexplica una lo explica la otra.
Contradice y limita la RE al imponer un sistema dereferencia privilegiado sin decirlo.
También es menos general que la RE, porque lasecuaciones solo tienen solución de forma local.
Confirma predicciones que no son predicciones.
La RG comprobó experimentalmente predicciones
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que ya se conocían sus valores. Vamos, que seintenta enmascarar la posibilidad de que la RG seauna teoría matemática ad hoc.
Efecto Doppler de la luz.
Existencia o no del efecto Doppler de la luz cuando lavelocidad es siempre la misma y máxima.
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Mi concepto de la Relatividad Especial.
Los dos postulados de la relatividad restringida sonpuramente matemáticos y muy elegantes. Suponen unaforma sutil de decir lo que se quiere decir, peromanteniendo un alto nivel de oscurantismo.
Se necesita complicarla exageradamente para ocultar susdebilidades. Por ejemplo, ¿De dónde sale que la velocidadmáxima es c en todo el universo?, ¿Cómo se explica que lavelocidad de la luz sea c medida desde la propia Tierra ytambién sea c la velocidad del mismo fotón medida desde el Sol apesar de la velocidad de la Tierra respecto al Sol?
¿Por qué no dice que para cada punto del espacio lasunidades físicas de la mayoría de las magnitudes del SistemaInternacional de Unidades representan realidades físicasdiferentes?
Otro ejemplo de claridad expositiva, el segundo postuladode la Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein sepodría llegar a interpretar como que las fórmulas de lasleyes de la física se expresarán igual en castellano, en inglésy en todos los idiomas. Al fin y al cabo, las matemáticas nodejan de ser un lenguaje más.
En dicho caso, no nos quedaría más remedio querelativizar las palabras castellanas, inglesas... de pasotendríamos que relativizar los adjetivos, adverbios y demásfiguritas gramaticales.
Si todavía encontrásemos algún problema con lossignificados obtenidos al aplicar los significantesapropiados, siempre podríamos recurrir a relativizar laestructura lingüística a través de un pequeño defecto
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geométrico de los libros de gramática o arrancar hojasdirectamente en caso de ligera desesperación física omental.
¡Cuidado! ¡Qué fácil resulta despistarse a veces!
Sin el experimento de Michelson-Morley no creo queexistiera la física de la relatividad de Einstein, miinterpretación de los resultados de este experimento es quela luz se desplaza sobre el campo de gravedad –tensión dela curvatura longitudinal de la estructura reticular de lamateria–, como si fuese, en cierta medida, el éterluminífero buscado por los clásicos, pero con otrascaracterísticas, entre las que cabría destacar el ser un étermóvil.
Para demostrarlo, en el libro Experimentos de Física Global sepropone el experimento complementario que llamo"Lejano Michelson-Morley" (LMM) porque sería igual alMichelson-Morley, pero alejado del campo gravitatorio dela Tierra. Un experimento idéntico, pero con otros finesestaba previsto antes por la NASA y ahora por la ESA, elexperimento se llama LISA.
Los resultados del LMM deberían ser contrarios a los delexperimento Michelson-Morley e iguales a los inicialmenteesperados por los clásicos.
Es cierto que la velocidad y la gravedad comparten muchascaracterísticas físicas pero eso no significa que seanidénticas.
En definitiva, mi opinión de lo que es la relatividadrestringida (RE) es que se trata de un error deinterpretación múltiple de la realidad provocado pornumerosas coincidencias, entre las que podemos destacarla realidad de la equivalencia entre masa y energía y la
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omnipresente ley del inverso del cuadrado.
Supongo que la Relatividad Especial desaparecerá sinnecesitar de ninguna teoría que la sustituya, puesto que loúnico que hace es enmascarar la realidad con matemáticascomplicadas y, cuándo los errores o contradicciones sonobvios, ceder la explicación a la RG, como en el caso de laparadoja de los gemelos. Es más, en la ortodoxia actualsolo existe la última, aunque la RG contiene la RE comoun análisis parcial.
En otras palabras, lo que quedará será la parcela más omenos correcta de la masa relativista y los efectosartificialmente explicados por la Relatividad General, queobviamente cambiarán hacia una justificación más racional.
La nueva Física Global se perfila como una teoría del todo.Dicha teoría física intenta sentar un nuevo paradigmadonde el tiempo, la energía y otros conceptos se definensin necesidad de dimensiones espaciales adicionales.
Una gran ventaja de la desaparición de las teorías deAlberto será que las mentes de los científicos volverán aser mucho más intuitivas y se dejará de desaprovechar unaenorme cantidad de energía mental.
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II.b) Precursores de la Teoría de la Relatividad
A finales del siglo XIX la Mecánica Clásica de Newton y de larelatividad de Galileo estaba consolidada y funcionabarazonablemente bien. Pese a ello, había cosas que se leescapaban y no terminaban por cuadrar, eran los temas yacitados del electromagnetismo, la naturaleza de la luz y lasondas electromagnéticas en general, su velocidad y laestructura elemental de la materia.
Estos intrigantes temas de física incitaban a los científicos aelucubrar sobre posibles soluciones, en cierta forma, en laactualidad ocurre lo mismo con otros problemas. ¿Quizáshaya sido siempre así?
Por analogía con el resto de los tipos de ondas conocidas, seconsideraba que las ondas electromagnéticas necesitaban parasu transmisión un medio.
Este modelo a confirmar estaba basado en el éter, mediodonde la luz se transmitía, y a través de dicho modelo seesperaba encontrar la velocidad absoluta de un objetodependiente de un sistema de referencia universal; puesto quela Tierra ya no era el centro de la creación y el sistematolemaico estaba totalmente descartado hacía ya muchotiempo.
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II.b.1. Las ecuaciones de Maxwell del movimiento delas ondas electromagnéticas
Las Ecuaciones de Maxwell describen el movimiento de lasondas electromagnéticas. Como es un movimientoondulatorio, las ecuaciones de Maxwell incorporan unainnegable complejidad matemática por la forma sinusoidal delas ondas.
En 1869 las ecuaciones de Maxwell, al permitir calcular lavelocidad de la luz o, en general, las ondas electromagnéticasde forma teórica, empujaron a los científicos de la época abuscar elementos para apuntalar el modelo clásico y queincorporasen la dinámica del movimiento de la luz.
La velocidad de la luz determinada por las ecuaciones deMaxwell se comprobó experimentalmente por Hertz en 1887
Lo que nadie esperaba era que, lo que Maxwell calculó para unmedio soporte de la luz con unas condiciones concretas, seacabase incorporando a nivel de axioma o postulado de larelatividad restringida de Einstein, sin necesidad de un medioo con independencia del mismo.
Mientras no se detectará dicho éter se asumía su no existencia;el error final se cometió con la llegada de la Teoría de laRelatividad de Einstein y su interpretación del experimentoMichelson-Morley.
En otras palabras, se incluye el movimiento de las ondaselectromagnéticas en el vacío con independencia de lascondiciones del mismo. Curiosamente, después se incorporaráel efecto de la condición de la intensidad gravitatoria a travésdel Principio de Equivalencia de la Relatividad General.
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En Wikipedia, he visto una curiosidad que he oído muchasveces, se refiere a que la ecuación de onda electromagnética deMaxwell predecía una onda que, contraria a las ideas de laépoca, no necesitaba un medio de propagación; la ondaelectromagnética se podía propagar en el vacío debido a lageneración mutua de los campos magnéticos y eléctricos.
Por fin he comprendido el error que se comete en talafirmación y es que en la época de Maxwell se pensabanmuchas cosas, unas correctas y otras incorrectas. En este casose acepta a priori el contenido del pensamiento incorrecto dela ecuación de onda electromagnética y, por lo tanto, laconclusión será igual de incorrecta; es decir, por una parte, nose acepta que una onda necesite un medio para propagarse y,por otra, se admite la idea incorrecta, que las fuerzaselectromagnéticas se propagan en el vacío.
Lo de la generación mutua mejor no comentarlo. Bueno, fueuna idea ingeniosa…
La Mecánica Global entiende el denominado campo eléctrico ycampo magnético de la ecuación de onda electromagnéticacomo las componentes perpendiculares entre sí necesariaspara definir la fuerza de torsión, pues ésta se encuentra en elplano perpendicular al de la dirección de la propagación de laonda. En otras palabras, la diferencia entre el campomagnético y eléctrico es totalmente convencional por causashistóricas.
Claro, que no sólo en época de Maxwell, sino que en casi todoel siglo XX, y todavía, siguen confundiendo el vació con elvacío global, como en Wikipedia; no obstante, algunas teoríascuánticas ya empiezan a reconocer abiertamente que el vacíoclásico no es tan vacío como se pensaba.
Además, se produce un problema epistemológico peligroso de
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filosofía de la ciencia, para aceptar una proposición seargumenta que como se aceptaba en el pasado, ahora tiene queser cierta. ¡Ciertamente interesante!
En el apartado Propiedades de las ondas de luz o fotones del libro dela Mecánica Global se profundiza sobre el movimiento relativode las ondas electromagnéticas y las ecuaciones de Maxwell.
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II.b.2. El experimento de Michelson-Morley
Conviene señalar que aquí no se discute o niega la validez deeste gran experimento en sus aspectos técnicos. Otro temason sus premisas y sus interpretaciones físicas.
En esta página se describe el experimento físico en suconjunto; es decir, premisas, supuestos y conclusiones. Poruna parte, se comentan tanto el supuesto de reposo respecto aléter luminífero como el de movimiento relativo y, por otra,tanto la interpretación ortodoxa de los resultados de uno delos grandes experimentos de la Física Moderna como laalternativa ofrecida por la Física Global.
La importancia de este experimento es crucial, pues junto a laspredicciones de la Relatividad General es considerado la base oapoyo más importante de la Teoría de la Relatividad.
El experimento de Michelson-Morley en 1887 intentaba comprobarel modelo clásico del éter luminífero.
Dicho modelo asumía las siguientes premisas:
La luz necesitaba al éter luminífero para desplazarse.El éter luminífero se encontraría en reposo absoluto.La velocidad de la luz es independiente de la de su fuente.La velocidad de la luz era constante en el vacío.
Michelson y Morley idearon un instrumento que fuera capazde detectar la velocidad de la Tierra respecto al etéreo reposoy, de esta forma, obtener un sistema de referencia en quietudabsoluta.
Las figuras siguientes muestran el hipotético recorrido de la
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Experimento Michelson-MorleyReposo con el éter luminífero
luz en su experimento físico. La idea consiste en comparar lasdos posibles situaciones de movimiento relativo delinterferómetro respecto al supuesto éter luminífero:
1. Interferómetro de Michelson y Morley en reposorespecto al éter luminífero.
La luz se emite desde una linterna hacia un espejosemitransparente transversal de forma que unos rayos loatraviesan (momento t ) y continúan su recta trayectoriahasta llegar un espejo no transparente (momento t );mientras que otros rayos de luz son desviados hacia arribahasta llegar a otro espejo no transparente (momento t )
Como las distancias"a" y "b" entre elespejosemitransparente ylo espejos normales(horizontalsuperior y verticalderecho) soniguales, la luzalcanzará dichosespejossimultáneamente(momento t ) yvolverá en ambos casos hacia el espejo semitransparente.
Por diseño de la investigación, los distintos haces de luzdel aparato llegan al mismo tiempo de vuelta al espejosemitransparente (momento t ) y ambos serán desviadoshacia abajo para acabar en una placa (momento t )
En la placa inferior se podrán observar las interferenciasentre los dos haces de luz. Lo significativo de este
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experimento de física no sería el patrón de interferencias,sino que éstas fuesen fijas al girar el aparato conjunto delinterferómetro; puesto que las distancias recorridas sonigualmente fijas y la velocidad de la luz se ha supuestoconstante e independiente de su fuente.
2. Interferómetro de Michelson y Morley en movimientorelativo al éter luminífero.La intención era medir la diferencia de tiempo empleadopor la luz en recorrer espacios iguales entre diversosespejos pero que, al estar unos alineados con la direcciónde la Tierra y otros perpendiculares a la misma, seríandiferentes por el efecto de la velocidad de la Tierra.
La segunda figura nos muestra el recorrido de la luzcuando los espejos son solidarios con la Tierra y sedesplazan con ella en movimiento relativo respecto alsupuesto éter luminífero. En dicha figura se ha exageradola velocidad de los espejos respecto a la velocidad de la luzpara poder visualizar las variaciones en las distanciasprovocadas por el movimiento de los espejos, pero elrazonamiento permanece idéntico.
Para no hacer demasiado larga y engorrosa la explicaciónveamos el siguiente caso a título de ejemplo. El momentot será el mismo que el de la primera figura, pero elmomento t será posterior a su correspondiente en dichafigura porque el espacio "b" habrá aumentado en unacantidad "c" con el desplazamiento del espejo notransparente (espejo vertical) en la dirección de la Tierra.Este espacio "c" es debido al transcurso de tiempo quetarda la luz en hacer el recorrido "b" más el que tarda enalcanzar el espejo vertical.
Asimismo, el espacio hasta el espejo de arriba aumentará,
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Experimento Michelson-MorleyMovimiento respecto al éter luminífero
pero dicho espacio será la media geométrica de "a" y "c",según el teorema de Pitágoras. En otras palabras, elincremento del espacio dependerá del ángulo de ladirección inicial de la velocidad de la luz y de la nuevadirección hasta el espejo de arriba.
Como se puedeobservar las dosdistanciasrecorridas por losrayos de luz dejaránde ser iguales, lomismo ocurrirá conlas distancias en elcamino de vuelta alespejosemitransparente yello deberáprovocar que lasinterferencias producidas entre los dos haces de luz seandiferentes.
En consecuencia, sucesivos cambios en el ángulo de ladisposición del interferómetro respecto a la dirección de laTierra deberían reflejarse en variaciones asociadas en lasfranjas de interferencias de los haces de luz en la placa alfinal de su recorrido.
El cálculo de las distancias y sus variaciones en función delángulo y las interferencias no ofrece excesivo problema ydebería haber permitido deducir la velocidad de la luzrespecto al éter luminífero.
Sin embargo, la conclusión de este experimento empíricoes que no se producía ninguna variación en las franjas deinterferencia en la placa final con los cambios en el ángulo
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del interferómetro. Es decir, la luz se comportaba en lossupuestos de las dos figuras de manera idéntica.
3. Resultado e interpretación.
Veamos dos interpretaciones bastantes distintas de esteexperimento a pesar de que ambas aceptan plenamente losresultados experimentales.
Física Moderna ortodoxa.
Ahora bien, el experimento fue diseñado bajo lasuposición de que el instrumento no estaría en reposorespecto al éter luminífero, al estar situado en la Tierray ésta tener una velocidad aproximada de 30 km/s ensu órbita respecto al Sol.
El resultado de este experimento científico fuetotalmente inesperado. Las franjas de interferencia novariaban nada al girar el interferómetro, era el resultadoprevisto en el punto 1 anterior donde la Tierra sesuponía en reposo respecto al éter luminífero. En lugarde resolver el problema de la velocidad de la luz loacentuó.
En consecuencia, el efímero éter luminífero se perdióindefinidamente al ser la condición principal delexperimento de Michelson Morley y admitirse labondad técnica del experimento.
Comenzaba la búsqueda de una explicación a tanparticular comportamiento de la luz. ¡Ya se sabe, agrandes males, grandes remedios! ¡La Teoría de laRelatividad de Einstein! Aunque Einstein dijo que noconocía este experimento.
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Física Global.
La interpretación de la Física Moderna en general, y de laTeoría de la Relatividad en particular, es errónea porcuanto contiene una generalización implícita alrealizarse en función de las premisas teóricas con quese diseñó la investigación inicial. Si esas premisas sonincorrectas o parciales también lo serán las deduccionesbasadas en ellas. En otras palabras, que no exista unéter luminífero fijo o absoluto no significa ni demuestraque la luz no pueda tener un soporte que, a su vez, seamóvil y no homogéneo; como por ejemplo, el aire o elagua para el sonido.
Lo curioso es que los resultados con un soporte móvilsolo serían coherentes con los reales si fuese solidariocon la Tierra o, lo que es lo mismo, el interferómetroestuviese en reposo respecto al soporte móvil(equivalente a lo previstos en el supuesto 1 anterior); locual suena bastante al sistema de referencia tolemaico,aunque sean cosas diferentes.
Por ello, y por generalizar indebidamente laindependencia de la fuente de la velocidad de la luz, meimagino que no se aceptó una de las posiblesexplicaciones alternativas consistente en que algoparecido al éter luminífero se desplazara con la Tierra.La propuesta de la Física Global es una estructurareticular de la materia, elástica e irrompible, que soportael campo de gravedad y éste, a su vez, es medio soportede la energía electromagnética.
Un tema interesante, prácticamente desconocido por elpúblico y poco tratado por la doctrina pero
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generalmente aceptado, es el efecto Lense-Thirring.Este efecto consiste en arrastre de la energía-masa porun campo de gravedad en rotación. Sus efectos seexplican en Relatividad General por alteraciones delespacio-tiempo, pero con una perspectiva clásica podríajustificar los resultados del experimento de Michelson-Morley. A pesar de aspectos comunes, hay una grandiferencia entre el arrastre de la masa y el de la energía,la masa es arrastrada parcialmente por el éter global ocinético, y la energía electromagnética por el éterluminífero.
Hay que llamar la atención respecto a que la idea de unéter diferente al clásico no es exclusiva de la FísicaGlobal, pues también la conocida Teoría de Cuerdaspropugna algo así como un éter de pequeñas cuerdasvibrantes. Igualmente, la tan demostrada MecánicaCuántica utiliza el vocablo de espuma cuántica o vacíocuántico para reconocer que el vacío clásico no estávacío y no mencionar la palabra éter con distintascaracterísticas. Incluso la famosa fábrica del espacio-tiempo sería un tipo de éter si tuviera alguna propiedadmecánica.
La Física Global, en el libro de la Mecánica Global,describe dos tipos de éter.
El éter global o éter gravitacional –estructurareticular de la materia que soporta el campo degravedad o energía potencial, la energía cinética y lamasa.
El éter luminoso –campo de gravedad o tensión dela curvatura longitudinal de la estructura reticular dela materia.
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Hay que señalar que los clásicos también hablaban dedos tipos de medio soporte, el éter gravitacional y eléter luminífero. Como Descartes, su discípulo ChristianHuygens, Lord Kelvin y Nikola Tesla.
A mayor abundamiento, las propias ecuaciones deMaxwell incluyen una constante dieléctrica del vacíodistinta de cero, luego algo habrá que provoca elsignificado físico de la existencia de dicha constantedieléctrica. Otra cosa es que se quiera entender o no elsignificado físico de la constante en los materiales en elvacío y no meramente matemático; y si no se sabe, almenos, reconocer que debe tenerlo.
En este tema vuelve a aparecer un paralelismo con loque ocurre con el método científico y la Teoría deDarwin, si dices algo diferente a la ortodoxia imperante,todos piensan en la religión, es como si sólo hubiesedos colores en el universo: blanco y negro. Porsupuesto, todos sabemos que el negro es la ausencia deluz.
Dado que el interferómetro de Michelson y Morley esuno de los grandes experimentos de física por susimplicaciones en la aparición de la Teoría de la Relatividadde Einstein se le dedican, junto a otros experimentoscientíficos y fenómenos naturales relacionados con lamateria, dos páginas más en el libro Experimentos deFísica Global.
En la página sobre Física y experimentos con lagravedad se expone una interpretación alternativadentro de una geometría euclidiana, basada en la FísicaGlobal, la cual propone realizar el mismo experimentode interferometría en el espacio, lejos de la órbita de laTierra, para confirmar una interpretación u otra.
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Es más, quizás le pase a la Física lo que le pasó a laAlquimia, tantos errores y tan grandes con el vaciófilosofal que se acabó por cambiar de nombre. Es unaspecto de la ciencia experimental parecido a los ciclosa largo plazo de la economía.
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II.b.3. Las transformaciones de Lorentz
Concepto movimiento relativo.
El principio de relatividad de Galileo dice que cualquierexperimento mecánico efectuado en un sistema en reposose desarrollará exactamente igual que en un sistema enmovimiento respecto al primero con una velocidad "u"constante o movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
Nótese que movimiento relativo y movimiento es lo mismo puespor el principio de relatividad de Galileo todo movimientonecesita un sistema de referencia. De ahí que en este temaconcreto sean equivalentes las expresiones movimientorelativo uniforme y movimiento rectilíneo uniforme, además ¡MRUvale para las dos!
Lógicamente, al establecer Galileo que la Tierra se movíaalrededor del Sol, este principio supone restablecer lavalidez de la ciencia y los experimentos en la Tierra comosi ésta se encontrase en reposo. ¡Cómo antes!
Del principio de relatividad de Galileo se deducen unasecuaciones de transformación del movimiento relativo deun sistema de referencia a otro (S y S') que lo único quehacen es efectuar el cambio de origen de coordenadas enfunción del desplazamiento relativo entre sistemas.
Si ajustamos dicho desplazamiento en el eje x, las ecuacioneso transformaciones de Galileo serían las siguientes.
Las ecuaciones o transformaciones de Lorentz consisten,al igual que las de Galileo, en el establecimiento de unmecanismo de transformación de valores entre sistemas dereferencia (S y S') con movimiento relativo con velocidad
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x' = x - u t
y' = y
z' = z
t' = t
u entre ellos, pero con una velocidad máxima c igual paradichos sistemas de referencia. Es decir, la velocidadmáxima no sería aditiva con el cambio de referencia delorigen.
No voy a entrar ahora en el juegomatemático de las ecuaciones deLorentz para mantener la exposiciónsencilla, pero conviene decir que setrata de una transformaciónasintótica de las variables del espacio yel tiempo que permiten mantener lacondición de velocidad máxima y latransformación inversa de formabiunívoca. El único problema derivado de lastransformaciones de Lorentz para el movimiento relativoes que crean un punto de indeterminación cuando u = cde naturaleza puramente matemática, que recibirá elnombre de singularidad en la física relativista deEinstein.
Detalles sobre la deducción de las ecuaciones de Lorentzdel teorema de Pitágoras se encuentran en las páginas deeste libro sobre el espacio-tiempo y del propio Teorema dePitágoras.
Para simplificar las ecuaciones o transformaciones de Lorentz sedefinen las siguientes constantes auxiliares:
ß = u / c γ = (1 - ß ²)-½
Quedando las transformaciones de Lorentz.
Como vemos, t' es diferente de t, es decir el tiempoconvencional o medido desde un sistema de referencia nocoincide con la medición desde el otro sistema de
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x' = γ (x - u t)
y' = y
z' = z
t' = γ (t - x ß/c)
v' = (v - u ) / (1 - v u /c²)
v' = v / γ (1 - v u /c²)
v' = v /γ (1 - v u /c²)
referencia una vez realizadas las transformaciones de Lorentzcorrespondientes.
Lorentz demostró que lasfórmulas del electromagnetismoson las mismas en todos lossistemas de referencia enmovimiento relativo solamentecuando se utilizan estasecuaciones de transformaciónpropuestas en 1892.
Es evidente que estas transformaciones se reducen a las deGalileo cuando la velocidad relativa u o movimientorelativo del sistema S' respecto de S es pequeña en relacióncon la velocidad máxima c
Como era de esperar, existen también ecuaciones detransformación de las velocidades o fórmula relativista deadición de velocidades, que expongo a los exclusivosefectos de remarcar su complejidad:
Recordemos queel movimientorelativo se haajustado para quese produzcaúnicamente en eleje x, y que tantoß como γ son las constantes auxiliares mencionadasanteriormente.
Análisis crítico de las transformaciones de Lorentz.
Conviene recordar que hasta que Einstein descubrió lasupuesta verdadera significación de las ecuaciones deLorentz, éstas eran consideradas un mero juego
x x x
y y x
z z x
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matemático. Después, lo que pasó a considerarse unacuriosidad matemática fueron las propias teorías deEinstein durante una temporada, hasta que un eclipseinauguró lo que se conoce como the tinieblas time.
Las citadas ecuaciones de Lorentz no prueban nada en símismas; puesto que son meras fórmulas matemáticas quereproducen, eso sí, con gran fidelidad el error deinterpretación del movimiento relativo de la luz que secomete con el experimento de Michelson-Morley.
En mi opinión, dicho error es similar al que se producecon el electromagnetismo, se dice que estas ecuacionesconsiguen que se expresen igual para cualquier observadorporque consiguen explicar matemáticamente algo que enrealidad no ocurre; a mi juicio, se trata de una hipótesisconceptual incorrecta que se considera confirmadaerróneamente.
Igualmente señalar que lo que hacen es, además de medirla supuesta diferencia temporal entre dos observadores, escambiar las unidades de la variable t de una forma artificial.
Por supuesto, al cambiar el tiempo, cambia la velocidad, lacantidad de movimiento, la velocidad angular, la energía,etc. Se están cambiando continuamente las unidades delSistema Internacional de Medidas de las diferentes magnitudes.
Un mismo objeto o partícula puede tener diferentestiempos propios si se le compara con un rayo de luz que semueva en su misma dirección en función del sentido quepueda tener dicho rayo.
El tiempo, en ocasiones, se calcula en función develocidades que no son ni reales ni físicas sino mentales,como la velocidad de separación de dos objetos. Convieneseñalar aquí que, según la Física Global, el éter global es
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también medio soporte de la masa cinética –masaequivalente a la energía cinética.
Una crítica con grandes repercusiones es que al efectuaruna transformación asintótica de las variables provoca unagran pérdida de la visión intuitiva de la realidad física yestimula demasiado la fantasía especulativa al adentrarse ensoluciones imaginarias.
Otro precio a pagar por las transformaciones de Lorentzes la imposibilidad de efectuar correspondencias cuando elobservador alcanza la velocidad de la luz, pues latransformación asintótica en ese punto no admite inversospor la implícita indeterminación o singularidad relativista.
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II.b.4. Lospostulados dePoincaré
Los resultados delexperimento deMichelson-Morley, alno detectarsemovimiento de lasfranjas con el juego delas interferenciasesperadas, sugirieron unnuevo principio físico:la velocidad de la luz enel espacio libre es la misma en todas partesindependientemente del movimiento de la fuente y delobservador, abriendo el camino a las nuevas teorías de larelatividad.
Prueba de ello es que Henri Poincaré en 1904 enunció losdos postulados siguientes:
Principio de Relatividad. Las leyes físicas son las mismas entodos los sistemas de referencia. No existen sistemas dereferencia preferentes.
Principio de la constancia de la velocidad de la luz. En el vacío, lavelocidad de la luz tiene el mismo valor c en todos lossistemas de referencia.
Realmente se parece mucho a la relatividad de Einstein.
Henri Poincaré (1854-1912)(Imagen de dominio público)
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Veamos dos pequeños problemas.
Veamos dos pequeños problemas.
Carrera de fotones.
Si el marco de referencia es el sistema solar, la luz en lasuperficie de la Tierra y de Marte llevará velocidadesdiferentes no justificadas por el medio en que se desplaza.
La Relatividad General no tiene solución y por eso soloaporta soluciones locales.
Solución local de la Relatividad General por el campo de gravedad.
Si el problema para una solución general es el campo degravedad que actúa como marco de referencia privilegiado.La solución vendría haciendo que dicho campo fuera eléter luminifero, como propone la Física Global.
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II.c) Concepto, postulados y elementos de laTeoría de la Relatividad Especial
La Teoría de la Relatividad Especial, presentada por AlbertEinstein en 1905, trata los temas relacionados con el marco dereferencia. Los sistemas de referencia inerciales son los que semueven a velocidad constante unos con respecto a otros omovimiento relativo uniforme.
Esta teoría realizó una integración de numerosas ideas quecirculaban por la época y supuso el definitivo abandono de laidea de la existencia del éter luminífero, con las implicacionesderivadas sobre la naturaleza de la luz y la asunción de la leyde la relatividad del tiempo y el espacio, tal y como se conocehoy en día.
Como se explica a continuación en un breve apunte, ademásde los elementos de la ley de la relatividad del espacio y eltiempo Einstein incorporó la novedad de la equivalenciaentre masa y energía, es decir, el concepto de la masarelativista y la base de la bomba atómica.
Los dos postulados en que se basa la Teoría de la RelatividadEspecial son:
Las leyes físicas se pueden expresar mediante ecuacionesque tienen la misma forma en todos los sistemas dereferencia que se mueven a velocidad constante unos conrespecto a otros.
La velocidad de la luz en el espacio libre tiene el mismovalor para todos los observadores, independientemente desu estado de movimiento.
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Una de las críticas más fuertes desde el punto de vista formales que la RE es una teoría ad hoc y posteriormente la RG tieneesta misma característica, pues se desarrolló para mediosolventar los fallos insalvables de la primera, como la paradojade los gemelos. De hecho, si la RG resuelve esta paradoja esporque solo da soluciones locales y un gemelo no puedealejarse demasiado.
Traje a medida de las interpretaciones matemáticas
Todos los intentos por explicar la naturaleza de lavelocidad de la luz no acababan de cuajar. EntoncesEinstein recogió una serie de conocimientos de la época ylos encajó en un conjunto más o menos coherente. Esto esalgo correcto, pero de acuerdo con el método científicodebilita una teoría en cuanto a su consistencia interna.
Una pieza fundamental serían las ecuaciones de Lorentz ysu especial interpretación de los marcos o sistemas dereferencia inerciales con un máximo en la velocidad de laluz c. Como resolvían muchos problemas y eranfrancamente cómodas, como buen sastre, se hizo unateoría a su medida.
El primer postulado o ley de la Teoría de la RelatividadEspecial básicamente se refiere a "... ecuaciones que tienen lamisma forma...", y el segundo a "La velocidad de la luz en elespacio libre tiene el mismo valor para todos los observadores..."
El primer postulado de la relatividad es una exposición delo que implican en sí mismas las ecuaciones de Lorentz,que no cambian en los diferentes sistemas de referencia uobservadores inerciales. Sin embargo, lo que sí cambia es ladefinición de las variables internas, como el tiempo, que
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pasa de ser una función monótona creciente y exógena auna función endógena y asintótica...
La segunda ley de la relatividad todavía es más pobre. Estepostulado relativista dice lo que matemáticamente hacendichas ecuaciones, que la velocidad de la luz es siempre lamisma en cualquier marco de referencia o para cualquierobservador inercial.
¡Sólo faltaba que después de hacer la transformaciónasintótica desde cualquier sistema de referencia fuesediferente! Es de suponer que al método científico no legustan las ecuaciones que fuerzan un resultadoartificialmente y después se dice que está demostrado enmúltiples experimentos.
De hecho, Einstein podría haber dicho: "Mi teoría son lospostulados de Poincaré expresados por las ecuaciones de Lorentz..., yconozco el experimento de Michelson-Morley."
El resto de conclusiones e implicaciones de la teoría deEinstein vienen como consecuencia de todo el juegomatemático subsiguiente apoyado por el fracaso delexperimento de Michelson-Morley en relación a suobjetivo previsto y de la existencia real física delincremento de la masa con la velocidad relativa al marco osistema de referencia natural en una cantidadequivalente a la que se deduce de las ecuaciones deLorentz.
El primer apoyo, conocido con anterioridad a laformulación de las leyes de la Relatividad Especial, secomenta con detalle en la página Experimento Michelson-Morley.
El segundo, respecto a la masa relativista, era muysospechado como se señala en el apartado de la crítica de la
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masa relativista, puesto que había experimentos físicos queapuntaban en dicha dirección. No obstante, el aumento demasa física únicamente es cierto cuando se mide elmovimiento respecto al sistema de referencia privilegiadoo natural como se explican en el apartado de Física delmovimiento en gravedad del libro Física y Dinámica Global.
Por otra parte, como también se discute en dicho libro, elaumento de masa con la energía cinética es cierto, peroademás afecta a la configuración espacial del conjunto de lamasa.
Nótese que no quiero entrar en detalles técnicos de si lamasa aumenta, cumpliéndose literalmente la segunda Ley deNewton y manteniéndose o no el principio de igualdad entremasa inercial y gravitatoria, o si la masa es invariante y todoha de entenderse con la debida adaptación lorentziana.
Veamos a continuación tanto los elementos citadosanteriormente como algunos elementos terminológicosimportantes de la Relatividad Especial.
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II.c.1. Marco o sistema de referencia
Cualquier método o mecanismo de medida necesita un sistemade referencia, un punto origen sobre el que basar las diferentesmediciones, incluso por la lógica humana todos los conceptosson relativos, todos necesitan su contrario, su complementariorespecto al todo, etc. Es la forma de razonar y facilitar elpensamiento. Podríamos decir que es la consecuencia delprincipio tautológico de que todo movimiento es relativo.
Este tema surge en la escala en que nos movemos con laproblemática de la Mecánica Clásica en cuanto al principio derelatividad de Galileo Galilei, del siglo XVII, que dice quecualquier experimento mecánico tendrá las mismas características en unsistema en reposo que en uno con velocidad constante respecto al primero.
En definitiva, se trata de los conceptos clásicos de fuerza,masa, espacio y tiempo con todas las transformacionescorrespondientes al cambiar el sistema o marco de referencia.
El sistema clásico funcionaba perfectamente hasta la aparicióndel electromagnetismo y la naturaleza de la luz con suvelocidad no aditiva respecto a su fuente.
El sistema de referencia espacial no tiene ningún secreto, unpunto se puede determinar fácilmente dentro de su marco dereferencia o cambiar de sistema de referencia mediante unajuste del origen del nuevo sistema respecto del primero encada instante o momento.
Las magnitudes correspondientes de un sistema de referenciaa otro se pueden obtener con sencillez a partir de lastransformaciones de Galileo. Dados dos sistemas de referencia
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x' = x - v t
y' = y
z' = z
Por supuesto t' = t
inerciales S y S', las ecuaciones normales serán:
Esta equivalencia de mediciones es todavía más simple einmediata, desde luego, con la aparición de los ordenadoresmodernos y sus potentes cálculos.
Gracias a ellos se puedemantener el comentario de lafacilidad de las transformacionesbajo el principio de la relatividad deEinstein y las ecuaciones deLorentz, ya comentadas.
Sistemas de referenciainerciales y no inerciales.
Cuando los marcos de referencia se mueven con velocidadconstante unos respecto de otros, se denominan sistemasde referencia inerciales. En caso contrario, lógicamente, sedenominan sistemas de referencia no inerciales. Todos lossistemas de referencia no inerciales están acelerados unosrespecto a otros.
En la Mecánica Clásica, las magnitudes citadas de fuerza,masa, espacio y tiempo no cambian al pasar de un sistemade referencia inercial a otro y por ello reciben el nombre deinvariantes de Galileo.
El marco de referencia no inercial es aquél en que la inerciano sigue los principios o comportamientos clásicos,básicamente la segunda ley de Newton o ley fundamentalde la dinámica relativa a la proporcionalidad entre fuerza yaceleración representada por la masa de un cuerpo y a latercera ley de Newton o principio de acción y reacción.
En un sistema no inercial siempre existirán fuerzas quesoporten la aceleración y aparecerán las denominadas
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fuerzas ficticias porque no responden al principio deacción y reacción.
En la mecánica relativista, en los sistemas de referenciainerciales la masa varía con la velocidad y también varíacon el simple cambio de sistema de referencia no inercial.Una fuerza constante no produce una aceleraciónconstante; este efecto será muy importante cuando lavelocidad empieza a ser comparable a la de la luz, es elefecto de la llamada masa relativista.
Veamos a continuación dos errores de concepto que creo secometen en esta materia.
La independencia del observador
La Relatividad Especial se plantea como una teoría quesimplifica la realidad al señalar que las leyes físicas sepueden expresar mediante ecuaciones que tienen la mismaforma y que la velocidad de la luz en el espacio libre tieneel mismo valor para todos los observadores.
Es interesante ver cómo en la práctica esos planteamientosformales se traducen en una complejidad inmensa, tantoque la realidad pasa a depender de cada observador. La leyde la relatividad del tiempo y del espacio se traduce en unavariabilidad que afecta a las unidades de fuerza y energía.
Todas las medidas y unidades del Sistema Internacional deUnidades (SI), también denominado Sistema Internacional deMedidas, se ven afectadas por la velocidad y la situación enel campo gravitatorio de cada observador. Además, sepretende que todo el aparato matemático que se utiliza esreal y no virtual.
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Hay que tener cuidado con el concepto de realidad porquetodavía no he visto ningún número andando por la calle.
Yo me pregunto, si se saben todas las relaciones entre lasvariables del modelo, ¿por qué no se utiliza eseconocimiento para generar un sistema de unidades estableque permita una visión intuitiva de la realidad? ¿Qué interésexiste en que no se entienda nada?
Ya he comentado en la definición de segundo, si se sabeperfectamente cómo afecta la gravedad a los relojesatómicos: ¿Por qué se define el segundo en función de dichos relojessin fijar unas condiciones concretas de intensidad del campogravitatorio?
La Teoría de la Relatividad de Einstein, además de incorrectacomo se explica en los libros de la nueva teoría del todo, esla teoría física menos científica que me podía imaginar pararepresentar la realidad.
La teoría del observador ignorante
Este ejemplo, junto al de las pelotas de la luz, es de los quemás me gustan.
Esta discusión no es seria puesto que la Relatividad Especialestá superada y matizada por la propia Relatividad General.Especialmente en este caso al establecer un sistema dereferencia privilegiado. No obstante, forzará al lector aconcentrarse y darse cuenta de lo fácil que es confundirsecon tanta terminología inapropiada. El experimento de laAbrujuela sobre simultaneidad es muy parecido ycomplementario y se encuentra en el libro Experimentos deFísica Global.
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Experimentos de ciencia
En los libros sobre la Relatividad Especial de Einstein sueleestar repetido en varios ejemplos, pero todos ellos tienen lamisma idea básica. Imaginemos un par de observadoresinerciales para el momento t igual a 0, uno de ellos en elcentro de un vagón de un tren que se mueve con unavelocidad que no es ni grande ni pequeña. El otroobservador inercial se encuentra parado en la estación a lamisma altura que el anterior.
Justo en ese momento caen un par de rayos en los dosextremos del vagón. (Lo sabemos porque nosotrosponemos el ejemplo, si no fuese así sería difícil saberlo concerteza).
El observadorinercial de laestación, digamosque es el jefe deestación, seencuentra en unsistema inercialfijo al andén. Esteobservador verálos dos rayos almismo tiempoporque ladistancia dedonde cayeron adonde él se encuentra es la misma y como sabe que lavelocidad de la luz es siempre la misma (lo había estudiadocon antelación) deduce que los rayos son simultáneos.
A este observador inercial lo vamos a considerarinteligente y además sabemos que era jefe de algo.
El observador inercial que está en el vagón, director del
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vagón, se encuentra en un marco inercial solidario con elvagón. Como el vagón está en movimiento percibeprimero el rayo que cayó en un sayo, perdón, digo en laparte delantera del vagón por el efecto de que se vaacercando a dicha parte.
Al ver los dos rayos con un pequeño desfase temporaldeduce (tenía ojos de plato como los búhos), por aquellode la velocidad constante de la luz (que también lo habíaestudiado) que los dos rayos no cayeron simultáneamente.
Conclusión de la Relatividad Especial ortodoxa de Einstein:dos sucesos que son simultáneos para un observador no loson para otro observador inercial que se mueva respecto alprimero
Mi conclusión: siguiendo el método científico y el sentidocomún, a este observador lo podemos considerar, comopoco, ignorante. Podía haber tenido en cuenta el tiempo enrecibir la información de la realidad y su desplazamientodurante dicho tiempo para hacerse una idea de la misma, eslo normal. ¿No? ¡Después de haberlo estudiado y todo!
¡Rayos y truenos! No quiero ni imaginar lo que habríapensado después de escuchar los truenos correspondientesporque la diferencia temporal entre los mismos sería mayory le causaría contrariedades mentales con las diferentessimultaneidades bosquejadas.
Otra situación mental podría darse si caen dos rayos, perouno de ellos le cae encima al observador ignorante; en estecaso particular, como para este observador el tiempo sedetiene indefinidamente pensaría que todos los posterioresrayos del universo serían simultáneos; y le podríamosdenominar el observador iluminado.
El primer observador era tremendo, porque se dio cuenta
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que los rayos habían caído justo en las puntitas del vagón apesar de que los vio, uno detrás del vagón y otro algometido en la parte delantera (debía tener ojos de águila). Serumorea que era mejor que el enanito rojo de Venus.
Como siempre, la neurona lista ya está levantando ladendrita para preguntar: ¿Qué hubiera pasado si hubiésemoscambiado los observadores de sitio?
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II.c.1.a) Modelo heliocéntrico y sistema tolemaico
Una matización interesante sobre la correcta interpretación delos sistemas de referencia se puede leer en el punto de FísicaRelativista sobre La no-distinción entre la velocidad física o real y lavelocidad relativa, mental o abstracta.
Al hablar de sistemas de referencia nos viene a la mente laclásica controversia entre la teoría geocéntrica o sistematolemaico de los griegos y el modelo heliocéntrico deCopérnico. Lo más importante es tener en cuenta que ambosson correctos pues son convenciones, la diferencia es que elmodelo heliocéntrico es mucho más sencillo de expresarmatemática y lógicamente que el sistema tolemaico, claroestá, siempre que nos estemos refiriendo a descripción delmovimiento de los planetas del Sistema Solar.
La corrección convencional del sistema heliocéntrico y delmodelo geocéntrico de Ptolomeo se suelen poner comoejemplos de que todas las teorías físicas son correctas y queuna nueva teoría tiene que incluir a la anterior como un casoparticular. Nada más lejos de la realidad científica, espero quesea suficiente con citar el caso de la Tierra es plana o redonda.Obviamente, la teoría actual del globo terráqueo no incluye ala anterior.
Para que no quepa ninguna duda, yo acepto plenamente lanecesidad de un sistema de referencia, por muy elemental quesea, para definir el movimiento. Es decir, comparto elprincipio de que todo movimiento es relativo; asimismo,yendo un poco más lejos me atrevería a decir que todopensamiento es relativo.
Un marco o sistema de referencia se puede aplicar a cualquier
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materia, objeto, o incluso pensamiento, pero el razonamientosobre esta materia se refiere a un sistema de referenciaespacial.
Un sistema de referencia se puede aplicar a cualquier materia,objeto, o incluso pensamiento pero creo que el razonamientosobre esta materia se puede comprender mejor hablando deun sistema de referencia espacial.
Para mí, es bastante obvio que las dimensiones espaciales noson más que conceptos abstractos y, por su propiaconstrucción o naturaleza, de carácter simbólico y absolutorespecto a un origen convencional. Incluso con la idea delsistema de referencia natural, el espacio sigue siendo unconcepto al que se le asigna un origen convencional.
El espacio, en este sentido, existe en la mente sin necesidad desu realidad física. Es más, su realidad física, si es que existe, noañade nada al concepto.
Al menos, es lo que yo entendí cuando me lo explicaron depequeñito.
A pesar de que el movimiento es relativo por pura tautología,hay que averiguar si existen sistemas de referencia naturalesque sean más apropiados que otros. Cuando ando sobre elsuelo, el sistema de referencia natural o más común o más útilme dice que el que se mueve soy yo y no el suelo; porsupuesto existen otros puntos de vista correctos, pero no sonigual de potentes para explicar o conseguir objetivosparticulares. En otras palabras, para estos objetivos parece queel mejor modelo sería el sistema tolemaico o modelogeocéntrico que hace fija a la Tierra.
Un caso típico de sistemas de referencia conocidos por todosnosotros es el sistema heliocéntrico aplicado al sistema solarque comentaba antes. ¿Quién da vueltas a quién en la pista de baile?
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Si tomamos la Tierra como origen de nuestro sistema dereferencia nos encontramos primero con el sistema deAristóteles y después con el modelo del astrónomo griegoClaudio Ptolomeo del siglo II d. C. que en su obra Almagestoaporta la hipótesis de los epiciclos consistentes en órbitascirculares de los demás planetas sobre puntos que a su vezgirarían alrededor de la Tierra, es el llamado sistema tolemaico oteoría geocéntrica.
En el modelo heliocéntrico propuesto por Nicolás Copérnico(1473-1543) el centro es el Sol. Anteriormente ya había sidoseñalado por el filósofo griego Aristarco de Samos hacia elaño 280 a. C. ¡Desde luego, los hay adelantados!
Modelo heliocéntrico versus tolemaico
Ambos modelos son correctos filosóficamente hablando yequivalentes respecto a la eficacia en la determinación de larealidad física. La diferencia es que el movimiento de losplanetas se describe con ecuaciones bastante más sencillasen el caso del modelo heliocéntrico que en el sistematolemaico de la teoría geocéntrica y, en consecuencia, laciencia elige de entre los dos el más simple.
En este caso la elección era muy sencilla, puesto que nosolo se trata de ecuaciones sino de representación intuitivade la realidad, de sus conceptos y de las leyes subyacentesde la física; que dicho sea de paso, ¡parece que se puedenexpresar de muchas formas!
Seguramente las ecuaciones que describirían la realidadfísica del movimiento de los planetas en el sistema tolemaicoo teoría geocéntrica demandarán una o dos variablesadicionales respecto a las utilizadas en el modelo heliocéntrico.
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Estas variables, desde un punto de vista matemático, sepodrían representar como nuevas dimensiones y podríanobtenerse o bien añadiendo variables o "flexibilizando" lasconstantes o variables existentes mediante funciones de lasexistentes y de referencias específicas.
También es muy posible que la aplicación de estasecuaciones más complejas fuese más general que las delsistema más simple o elemental. Incluso, este últimosistema sería un caso particular del general.
A pesar de lo que acabamos de decir, casi nadie pensaríaque el modelo tolemaico es tan válido como el sistemaheliocéntrico, bastante menos en las ecuaciones detransformación de un sistema a otro, y muchos menos quela Relatividad Especial de Einstein sigue una especie desistema tolemaico, no ya al nivel de planetas sino departículas elementales y con un par de axiomonesañadidos, la velocidad constante de la luz, que es unmáximo absoluto y su correspondiente transformaciónasintótica para que no se pueda escapar ni por accidente.
Y no creo que nadie piense que una transformación delmodelo heliocéntrico al sistema tolemaico o viceversaimplique que el tiempo se dilate o que el espacio secontraiga; a pesar de que esta transformación sería algomás complicada que la de Lorentz, por implicar movimientorelativo circular en lugar de movimiento rectilíneo uniforme (MRU)
La condición necesaria y suficiente para relativizar eltiempo o el espacio es alterar artificialmente el concepto develocidad, puesto que ambos son los únicos componentesde dicho concepto.
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El giro del bailarín
Cambiando un poco de tema, pensemos ahora en elmodelo de Ptolomeo puntual de la Relatividad General deEinstein en que el observador de turno se gira para unlado, entonces al mirar a las estrellas comprobará que hancambiado de posición a una velocidad vertiginosa, taninverosímil que, pensará que está un poco despistado.
En otras palabras, al introducir el vector direccional o"flechita" en los movimientos relativos algunos objetosalcanzaran velocidades tan altas que hasta la dilatación deltiempo podría explotar.
Seguramente necesitaremos un tercer postulado para estemodelo de Ptolomeo puntual que diga algo así como: "Lasecuaciones formales del movimiento relativo no tendrán en cuenta elvector direccional en su expresión matemática por considerarsepuntuales todos los objetos".
Otra solución podría consistir en aplicar algún postulado osub postulado de la Relatividad General; aunque ahoramismo no se me ocurre cuál pudiera ser.
Por otra parte, no se recomienda la utilización de unsistema tolemaico puntual ya que dicho sistema implicauna desnaturalización del mecanismo de la abstracciónnormal de nuestro cerebro, puesto que está acostumbradoa situarse como un observador exterior al objeto estudiado.
Asimismo, en dicho modelo de Ptolomeo punto céntricose utiliza un aparato matemático complejo con variablessin significado real.
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Los observadores extraterrestres
Una derivación de los postulados de la Teoría de laRelatividad Especial es que la velocidad de la luz esindependiente del movimiento de su fuente y de cualquierobservador, como parece desprenderse directamente de losresultados del experimento de Michelson-Morley.
No sé muy bien si fue Protona o Neutrona la que mecontó este pequeño cuento que muestra un resultadodistinto al del experimento de Michelson-Morley (salvoque transformemos todos los valores matemáticamente)para iluminar mis neuronas sobre este temita:
"Érase una vez, un enanito rojo con ojus purpus que vivía en Venusel muy golfo; la verdad, tal y como me lo describieron debía serbastante inocente.
Sistemas de referencia
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Le gustaba mucho la Tierra porque era muy azul y de vez en cuandoveía fuegos artificiales, eran como enormes setas o champiñones decolorines.
Era un mirón empedernido, pero, por más que miraba las setas,incluso de reojo, no llegaba a entender por qué siempre tenían formaasimétrica, como si se tratase de bolas que se iban desplazando segúniban creciendo. No era lógico, los colores cambiaban de tono dentro dela misma, pero la forma no dependía de los colores, ni de si erainvierno o verano en Venus, salvo que las proporciones asimétricasparecían pequeñas variaciones, como si se moviese un poco un piojus.
Según fue creciendo el enanito, en tiempo no en estatura, se dio cuentaque la parte más rápida de esta curiosa forma apuntaba en el sentidode traslación de la Tierra respecto a la bola amarilla y caliente quepara ella era el Sol.
Tras eliminar otras posibles causas, llegó a la conclusión de que el clor(letrazas comunes entre color y calor) era la causa de la maravillosaforma de los fuegos artificiales terráqueos".
El clor y todo el cuento no tenían ni pies ni cabeza;entonces una de las dos, la que no me contó el cuento, mecontó que todo tenía que ver con el otro cuento del éterperdido y con mirar Venus desde la Tierra. Dicho de otraforma, la visión del fenómeno de las bolas terráqueas porun observador fuera del campo gravitatorio de la Tierra encomparación con un observador lunático, puesto que laLuna acompaña el citado campo, al menos figuradamente.
Así, pensando y pensando... tras varias proto-sesiones:
Sean inerciales o no inerciales los sistemas, si en la Tierra laluz se mueve a la velocidad c y además la Tierra se mueve ala velocidad V respecto al Sol, no parece muy complejo elcalcular el espacio recorrido en un segundo y saber lavelocidad total que será (c + V ) Otro tema es que no
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tuviésemos instrumentos para medir dicha velocidad, perotampoco es el caso.
Al mismo tiempo, se puede argumentar que su velocidadserá (c - V ) cuando el movimiento de la luz es en sentidocontrario; lo cual, complicaría un poco las cosas salvo que,en mi caso, explicaba el cuento de la enana, es decir, laforma de los fuegos artificiales de bolas concéntricas desdela Tierra o descentradas desde Venus.
El fenómeno de la figura y la figura del fenómenorecuerdan el efecto Doppler iluminado. Conviene señalar queeste efecto, en teoría ortodoxa, no se debería producirnunca, si se produce será por efectos energéticos, pero nopor cambios en la velocidad de la luz o cambios en lavelocidad del tiempo.
La única solución satisfactoria es que el éter o alfombravoladora sea la Tierra, pero suena un poco teológico y, aestas alturas, no tendría gracia; así que lo vamos a mejorar:el éter en la Tierra es la Tierra, en Marte es Marte y,ciertamente, en Plutón es Plutón...
No era tan difícil, en última instancia si el éter no es fijo,¿qué puede ser? Yo diría que algo parecido al clásicoconcepto de éter es el éter global –estructura reticular de lamateria soporte de la gravedad e, indirectamente, la energíaelectromagnética.
Digo indirectamente porque el éter global es el étergravitacional; pero el éter luminífero es el propio campo degravedad, dado que tiene que seguir a la Tierra en elexperimento de Michelson Morley. La luz actúa sobre elcampo gravitatorio como una serpiente sobre la superficieterrestre. Encima, las dos se mueven de forma sinusoidal.
Mira que si hacemos el experimento de Michelson-
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Morley con una tortuga y al resultar que no cambian lastortuosas barras de la interferencia la hacemos máxima...
Esta visión de la naturaleza es una visión física y nomatemática. Seguramente la velocidad del hombrecaminando en Marte es diferente que en la Tierra o enPlutón.
En definitiva, no se trata si se aplica el modelo geocéntrico dePtolomeo o el sistema heliocéntrico en los fenómenos físicossino si existe un marco de referencia privilegiado o natural,pues todos los fenómenos físicos están asociados almovimiento.
En los libros de la Mecánica Global y de Física y Dinámica Globalse profundiza en los nuevos principios físicos que implica latensión de la estructura reticular de la materia como marco dereferencia natural, los estados de agregación de la materia engeneral y la dinámica del movimiento, tanto de la masa comode la luz.
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II.c.1.b) Movimiento rectilíneo uniforme (MRU) yrelatividad
La primera crítica a la Teoría de la Relatividad Especial (RE) deEinstein en materia de movimiento rectilíneo uniforme(MRU) es que la terminología de sistemas de referenciainerciales y no inerciales no me gusta por varias razones.
La principal es que no estoy a gusto con tantas connotacionestécnicas del concepto, serán limitaciones mías. Acontinuación, expongo unas cuantas ideas que esperojustifiquen por qué los problemas empiezan con laterminología de sistemas de referencia inerciales y no inercialesempleada y empeoran cuando se intenta examinar el fondo.
Sistema físico y sistema de referencia.
Un sistema de referencia es un concepto abstracto que nospermite identificar los puntos del espacio desde un origenarbitrario.
Un sistema físico es un conjunto de cosas y energías.Conviene no confundirlos, porque en Relatividadnormalmente uno habla de sistemas de referencia y todosestán en reposo propio y pueden contener elementosacelerados, en reposo o con movimiento uniforme.
El término inercial.
Ni la Mecánica Clásica de Newton ni la Física Modernaexplican la causa y los mecanismos de la inercia. El modelopropuesto por la Física Global lo hace en el libro de Física yDinámica Global.
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Este término me suena a la inercia de las cosas a seguir ensu trayectoria, bien sea física, histórica o de cualquier otracircunstancia. Pero un sistema acelerado respecto a otrotambién implica inercia, aunque ésta no sea la única causade su movimiento.
¡Quizás los sistemas no inerciales se deberían llamar sistemas supra-inerciales!
Así, resulta que un concepto que se utiliza para delimitar elámbito teórico de la Relatividad Especial de Einstein escontrario a su sentido más normal en física y ademásincorpora en ocasiones la noción del principio de equivalenciade la Relatividad General.
Un sistema o una relación entre sistemas de referencia.
Cuando se habla de sistema inercial o no inercial se deberíaestar hablando de la relación entre dos sistemas puesto quetodos los sistemas individualmente considerados siempreestán en reposo por pura convención de sistema de referencia,salvo, volvemos a lo anterior, que estemos hablando enRG de un sistema en un espacio con gravedad –o conefectos geométricos.
Sistemas de referencia inerciales.
En la Mecánica Clásica, en el cambio entre sistemas dereferencia inerciales –en movimiento relativo uniforme–existen las denominadas invariantes de Galileo.
En la RE se mantiene la definición, pero lastransformaciones de Lorentz afectan al espacio y al tiempoy aparecen los conceptos de masa relativista y masa propiao masa en reposo.
En la RG, por el Principio de Equivalencia, se cambia elconcepto de sistema de referencia inercial y la masa es
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invariante.
Sistemas inerciales y sistemas acelerados.
Se habla de sistemas inerciales y no inerciales y no seemplea lo de sistemas acelerados o no acelerados porquehay sistemas que no están en movimiento relativo, pero seconsideran equiparados a los acelerados por el Principio deEquivalencia entre gravedad y aceleración de la RG.
Intentos frustrados de simplificación conceptual.
Al mencionar que en los sistemas de referencia inerciales lamasa no varía con la velocidad, puede parecer que lossistemas inerciales se corresponden con la Mecánica Clásicade Newton y los no inerciales con la RE, pero no tienenada que ver; la Relatividad Especial versa sobre los sistemasde referencia inerciales y la Relatividad General sobre los noinerciales, aunque éstos últimos pudieran ser inerciales enel sentido de la RE.
Fuerzas ficticias.
Hay que reconocer que hablar de la aparición de fuerzasficticias en los sistemas de referencia no inerciales le da untoque melodramático a esta materia, y algunas neuronasempiezan a pensar en cuándo acabará la pesadilla donde sehan metido y qué han hecho para merecer eso.
Sistemas de referencia y observadores.
Una razón adicional por la que no me gusta la terminologíaempleada es que también se utiliza la palabra observadorescomo sistemas de referencia. Se trata de unapersonalización impropia de textos científicos. Para ver elefecto sobre el cerebro de toda esta forma de expresarsenos podemos preguntar cómo vería un observador no
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inercial a un objeto inmóvil en un sistema de referenciainercial. ¡Sencillo! ¿No?
Avanzando en la sencillez del modelo, los conceptos deobservadores inerciales y observadores no inerciales seutilizan como si la realidad física dependiera de ellos. ¡Ah,pero si se trata de eso! Yo siempre hubiera pensado que setrata de un cambio de punto de vista, de sistema demedidas, de gafas, de lo que sea; pero que la realidad física,si existe, es una. ¡O dos como mucho!
Sobre esta dependencia versa y prosa el punto sobre Lateoría del observador ignorante del apartado de Físicarelativista y matemáticas de este libro.
Es decir, en los nombres de conceptos básicos se estánincluyendo múltiples conceptos y algunos bastante avanzados.Puede ser útil para los especialistas -aunque no se nota- peropara los que intentan comprender la relatividad sin dedicarlecincuenta años supone un contratiempo importante. Más queuna ciencia que simplifique la realidad física parece... merecuerda el lenguaje... y toda su riqueza geográfica.
Ya voy entendiendo por qué mi padre, cuando yo erapequeñito, hablando de cosas con otros mayores, repetía másde la cuenta la frase: "No se debe confundir la velocidad con el tocino".Lo repetía, no demasiadas veces, pero lo suficiente como paranotarse que él pensaba que había demasiadas flexibilidadesconceptuales. ¡No me puedo imaginar lo que hubiera dicho si hubieraestudiado Física Moderna!
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LAS PELOTAS DE LA LUZ
No-distinción entre la velocidad física o real y la velocidadrelativa, mental o abstracta
Veamos un ejemplo sencillo que nos ilustre sobre la ideade la velocidad máxima en la Teoría de la Relatividad.
Para hacerlo más intuitivo, vamos a suponer que laspelotas que se muestran en la figura son partículaspequeñas que salen disparadas con movimiento rectilíneouniforme en sentido contrario con una velocidad 0,9 c.
Al medir su velocidadrelativa obviamenteobtendremos 1,8 cpuesto que después deun segundo estaránseparadas por 5,4 * 10metros debido a sumovimiento rectilíneouniforme. Por eldogma, axioma ocomo se quiera llamar(todo menoscomprobaciónexperimental) de que c
es la velocidad máxima el resultado no puede ser correctoy, efectivamente, aplicando las fórmulas "adecuadas ycorrectas" nos da que dicha velocidad es 0,994 c, el tiempoes 4,152 segundos en lugar de uno y que el espacio es12,388 * 10 metros.
¡Digamos, algo así como el mínimo común múltiplo asintótico-
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pitagórico!
Esta es una de las ideas más claras en contra de la Teoría dela Relatividad, por eso utilizo un título de la figuraespecialmente llamativo. Se está imponiendo un límitemáximo, no ya a la velocidad de la luz o velocidad física,sino a una velocidad que solo existe en la mente, pues lavelocidad de separación es claramente un concepto mental.
Justo es reconocer que hay división de opinión en losfísicos consultados respecto a esta existencia de velocidad2c o cercana. Parece como si la relatividad tambiénafectase a las opiniones técnicas, me recuerda la defensaIndia de enroque clásico o la supervivencia por adaptacióndarwinista.
En consecuencia, es absolutamente automática lanecesidad de hacer relativo el tiempo y todo lo que seponga por delante. ¡Por puro diseño del modelo! Se aplica latransformación asintótica de la velocidad relativista paraque nunca supere c "...
Claramente, deben existir razones poderosas para que lacomunidad científica acepte esta forma de procederdurante un siglo.
Nos pasa a todos con las casualidades, cuando dos cosasmuy raras coinciden, normalmente asumiremos que elúnico factor común que podemos encontrar es el relevantepara explicarlas. En el caso de la Teoría de la Relatividadcoincidieron bastantes más cosas raras y no es de extrañarque se aceptara en su día.
Siguiendo con el tema del ejemplo, estos supuestos develocidades abstractas más elevadas son totalmenteverificables en infinidad de casos. Basta con citar todos losfotones antípodos de todas las estrellas luminosas.
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Por lo tanto, la dilatación del tiempo y contracción delespacio que se propone es totalmente artificial eimaginaria.
Me surge otra duda, si la velocidad máxima de la luz es*c*, ¿dónde se encuentra la necesidad de realizar unatransformación asintótica para evitar que la supere? Metemo que todos los casos en que se utilizan lastransformaciones de Lorentz son en cierto sentido asimilablesal de este ejemplo.
Por último, se puede hacer la argumentación filosófica deque cuando hacemos una pelota origen de referenciaespacial no podemos saber si está en reposo físico o no,¿qué pelota es la que se mueve? Y, por lo tanto, leaplicamos las fórmulas convencionales donde c es lavelocidad máxima.
Esta justificación no añade nada nuevo, la ignorancia de laspelotas sobre cuál de ellas está en movimiento; sea enmovimiento rectilíneo uniforme o geodésico, no exime quela realidad exista con unas leyes físicas que cumplir y, a serposible, que tengan un mínimo sentido común.
El éter global o estructura reticular de la materia –soporte dela gravedad e, indirectamente, de la luz, dado que el campo degravedad es el éter luminífero– y el significado físico de laequivalencia masa energía se exponen en el libro de la MecánicaGlobal, dentro de la Física Global.
Las implicaciones de la gravedad sobre el concepto demovimiento, fuerza y el mecanismo reticular de la energíacinética se estudian en profundidad en el libro de la DinámicaGlobal.
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II.c.2) Relación espacio-tiempo y velocidad
El concepto de espacio-tiempo o continuum del espacio-tiempo surgeal invertir la definición de velocidad. La velocidad ya no es larelación entre el espacio y el tiempo, sino que existe unmáximo y, en consecuencia, el espacio y el tiempo empiezan adepender el uno del otro para que la velocidad de la luz seaconstante. Dicho concepto interdependiente configura lanaturaleza del espacio-tiempo en la Teoría de la Relatividad deEinstein.
Pero vayamos mejor por partes...
Relatividad de tiempo.
La ley de relatividad del tiempo surge de la interpretaciónque se da al experimento de Michelson-Morley, si se recorrendos espacios diferentes simultáneamente con la mismavelocidad lo único que se puede hacer para no perderse deltodo es hacer el tiempo relativo, efecto conocido comodilatación del tiempo.
En la Teoría de la Relatividad, el tiempo t que mide unobservador con un reloj en reposo de eventos ocurridos ensu mismo lugar recibe el nombre de tiempo propio delintervalo entre eventos.
Un ejemplo típico de los libros para explicar el conceptode espacio-tiempo y la denominada dilatación del tiempoconsiste en un ejemplo de un reloj óptico montado en unanave espacial y otro fijo en la tierra. Más abajo se discute elexperimento mental sobre la teoría del espacio-tiempo enprofundidad.
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Desde la tierra, un observador vería que el rayo de luz delreloj óptico va en zigzag por el movimiento de la nave,mientras que el reloj de la tierra va directamente de arribaabajo.
En consecuencia, dada la diferencia de distancia recorridapor la luz y su velocidad constante, debemos concluir queel tiempo es diferente para cada uno de los observadores,esta diferencia o dilatación del tiempo la podemos calcularfácilmente, siendo:
t = t * (1 - v²/c²)-½
Obviamente, el experimento mental sobre la estructura delespacio-tiempo es generalizable a relojes comunes y ladilatación del tiempo está súper probada. Como dice unlibro concreto: "...confirman esta respuesta cálculos detalladossobre lo que ocurre a relojes comunes en movimiento, visto desde laTierra".
El concepto de relatividad del tiempo tiene variasimplicaciones. Un ejemplo importante es que el conceptode simultaneidad también resulta relativo y hasta el principiode conservación de la energía ha de ser reformulado paramantener su vigencia. En el libro Experimentos de FísicaGlobal se proponen varios experimentos científicos sobre lamedición del tiempo y, en particular, el experimento delTren de la Abrujuela sobre el problema de la simultaneidad.
Con relación a la cuestión de los viajes en el tiempo, ladilatación del tiempo no corre para atrás para ningúnobservador, aunque algunos científicos cuántico-relativistastratan de conseguir lo contrario.
La paradoja de los gemelos (relojes ópticos, normales opersonas) viene a complicar la filosofía del espacio-tiempo porel problema de cuál de los observadores estará en lo cierto,
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pues el efecto de la dilatación del tiempo del observador enla Tierra sobre el reloj en la nave espacial lo tendría deforma totalmente simétrica el observador en la naveespacial de un reloj en la Tierra.
La imaginaria solución de la paradoja de los gemelos vienedada por la aplicación de la Relatividad General. La mecánicarelativista nos dice que los sistemas de referenciaacelerados son no inerciales y habría que tener en cuentaque la nave espacial ha sido acelerada y desacelerada variasveces y ha permanecido en distintos sistemas de referenciainerciales por las sucesivas aceleraciones.
En este mismo libro existe una página dedicada a laParadoja de los gemelos, donde se explica que ni tiene soluciónni puede tenerla dentro de la física relativista.
Otra forma algo más complicada de deducir la supuestanaturaleza relativista del espacio-tiempo o la relatividad deltiempo es mediante las ecuaciones de las transformacionesde Lorentz. Éstas eran consideradas un juego matemáticohasta que Albert Einstein descubrió su verdaderasignificación.
Las transformaciones de Galileo deben ser sustituidas porlas ecuaciones de Lorentz para que se cumplan los dospostulados de la Relatividad Especial: la expresión de lasleyes físicas no se verá alterada y la velocidad de la luz serála misma para todos los observadores.
Relatividad del espacio.
Las medidas del espacio pueden ser relativas respecto acualquier punto, pero no existe un origen universal delespacio, o éste no es conocido.
Aquí aparece de nuevo el principio de que todo
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L = x' - x'
L = L / γ
movimiento es relativo, pero la relación entre el espacio y eltiempo relativista no se refiere a este hecho sino al efecto decontracción del espacio en función de si la velocidad se mide enun sistema de referencia u otro.
En otras palabras, un metro no siempre implica el mismoespacio, depende del observador y su velocidad relativa, loúnico que permanece constante con la filosofía de lacurvatura del espacio y el tiempo es la velocidad de la luz orelación espacio-tiempo.
Este concepto de relatividad del espacio se deduce delexperimento mental del reloj óptico cuando el rayo de luz semueve en la dirección de la nave espacial y, por supuesto,de la interpretación ortodoxa del experimento de Michelson-Morley.
La hipótesis de la contracción de los objetos enmovimiento se denomina contracción de Fitzgerald-Lorentz y es similar y complementario al de tiempo,depende del eje del espacio-tiempo que se considereafectado en el movimiento relativo entre los sistemas dereferencia, el del tiempo o el del espacio.
Si se considera solo la alteración del espacio quedaría:
Donde la relación de transformaciónsigue dependiendo de γ, en concretode su inverso. En el caso de afectar aambos ejes, únicamente secomplicarían las fórmulasmatemáticas pero los razonamientos serían similares.
El libro Física y Dinámica Global profundiza en el análisis delmovimiento de la luz dentro de la nueva teoría del todo. LaFísica Global asume una filosofía del tiempo y el espacio de
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naturaleza absoluta.
Veamos ahora una explicación detallada del experimento-ejemplo mental del reloj óptico de la Teoría de la Relatividad.
En este caso la descripción de la realidad física es, a mi juicio,equivocada porque incorpora implícitamente la inercia a la luz.Cosa que me llama mucho la atención porque precisamente unconcepto que se maneja mucho en esta materia es el desistemas inerciales y no inerciales.
Otro aspecto muy intrigante y que ciertamente asusta un poco,es que, si utilizan un experimento mental, ¡digo yo! que seráporque no tienen ningún experimento físico más apropiado.Yo también diría que la realidad no es como se dibuja en elexperimento mental siguiente:
Hipótesis irreales o contradictorias
"En una nave espacial, se dispara un rayo de luz en direcciónperpendicular a la dirección de la nave, el rayo chocará con un espejo yvolverá hacia el punto inicial, un observador en la nave verá loscaminos de ida y vuelta en dirección perpendicular al desplazamientode la nave. Por el contrario, como la nave se desplaza a granvelocidad, un observador desde la Tierra verá el movimiento de la luzen zigzag; es decir, para él la distancia recorrida es mayor que la delobservador en la nave".
Yo considero que la velocidad de la luz en la Tierra esaditiva respecto a la del campo de gravedad de la Tierra,pero no respecto a la de un tren. En el espacio exteriorpasará lo mismo respecto a su campo de gravedad –éterluminífero–, pero no respecto a la nave espacial.
El resto es fácil, si se admite la constancia de la velocidad
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Experimento mental(FALSO)
de la luz y se supone la inercia vectorial en su trayectoria deida y en el recorrido de vuelta, la distancia recorrida serámayor en la nave espacial que en la Tierra. Entonces, laúnica solución posible será hacer relativo el tiempo einventar la naturaleza del espacio-tiempo relativista.
Aquí nos volvemos a encontrar con un triángulorectángulo, el tiempo se habrá dilatado lo suficiente paraque, con una velocidad constante, el catetocorrespondiente al espacio inicial (a) se iguale a lahipotenusa (c). Es decir, la ratio de dilatación temporal seráel inverso del coseno del ángulo formado por dichos lados,o lo que es lo mismo (c /a) que coincide con la primeravariable auxiliar de las ecuaciones de Lorentz; o tambiénigual al inverso de la raíz cuadrada de (1 - b²/c²), como sededuce del teorema de Pitágoras y que además coincidecon la segunda variable auxiliar de las transformaciones deLorentz.
La verdad es que dan ganas depreguntar: "Espejito mágico,espejito mágico, ¿Cuál es lateoría más bonita?"
Además, me temo que situviésemos más observadores oespejos obtendríamos mástriángulos con algún lado encomún y tendríamos querelativizar lo relativo.Imagínense la curvatura delespacio-tiempo que podríamosconseguir con un par dehexágonos grandes.
Otros ejemplos que he visto en libros de relatividad de
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cruzar un río con una barca y tener en cuenta elmovimiento de la corriente son similares al que acabamosde exponer sobre la nave espacial y la estructura delespacio y el tiempo.
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II.c.2.a) Teorema de Pitágoras y Relatividad deEinstein
La Teoría de la Relatividad Especial se asocia una grancomplejidad matemática, pero pienso que la complejidad esmucho más conceptual que matemática, ya que básicamenteconsiste en la aplicación del teorema de Pitágoras.
La complejidad como excusa
No hay que olvidar que los conceptos se expresanmediante palabras y nuestro cerebro tiene muy arraigadosalgunos significados por ser muy básicos en sentido vital.Palabras como espacio y tiempo conforman preconceptosgrabados a muy bajo nivel o muy profundamente ennuestro cerebro.
Claro, de paso, no solo se relativizan las referencias delespacio sino también el espacio mismo.
Como no era suficiente todo lo anterior, fue necesarioañadir una explicación con la idea de la relatividad de lapercepción del tiempo por los seres vivos, incluso gemelos;o si se prefiere, la relatividad del tiempo subjetivo. Hasta semetió el amor por medio, supongo, para que fuese másconvincente. ¡A ver quién niega que...!
Al existir efectivamente esa percepción o esa realidadsubjetiva se acabó aceptando un modelo científico que diceque si dos objetos se alejan cada uno a la velocidad de laluz, la velocidad a la que se separan sigue siendo la de la
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luz, como en el experimento de los fotones antípodos.
Un elemento adicional es que todo es muy relativo ycuando interesa, porque algo no cuadra muy bien, se puededecir: “Bueno, efectivamente el tema es mucho más complejo, peroestábamos haciendo una simplificación implícita para... ti.”
Además, en caso de necesidad te remiten a los tensores delas fórmulas la Relatividad General y... ¡se apagó la luz!
¿Por qué no se explica que la relatividad del tiemposignifica una conversión asintótica de la velocidad de la luzpara que no sobrepase c y que se deduce sencillamente delteorema de Pitágoras? O todavía más sencillo, que larazón del pliegue o despliegue temporal es el inverso delcoseno de los lados correspondientes del triángulorectángulo.
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Descubrimiento en Grecia del teorema de Pitágoras
Por si se considera complicada la física relativista, vamos ahacer un ejercicio de cómo se debió descubrir en su épocay en qué consiste el teorema de Pitágoras, suponiendoque conocieran el sobre de enviar correos y un poco demecánica.
El truco consiste en pensar que el sobre está abierto ycerrado al mismo tiempo, como si se tratase de un sobrecuántico, y en fijarse en la curvatura geométrica de lasolapa al girar dentro del cuadrado grande B (lado=b),desdoblarse, expandirse o salirse para formar el cuadradopequeño A (lado=a)
Como se puede observar con facilidad, el área de B es eldoble que la de A. Entonces, como el área de B es b² y elde A es a²; tenemos que [b² = a² + a²] y sacando la raízcuadrada obtenemos el teorema de Pitágoras.
Área de A = a² = b² / 2
Una curiosidad matemática muy común en los colegios,esta vez con el propio teorema de Pitágoras y norelacionada con la Teoría de la Relatividad de Einstein, escuando enseñan que para calcular el área de un cuadradosabiendo su diagonal, te dicen que se tiene que calcular ellado con el teorema de Pitágoras y luego elevarlo alcuadrado; en lugar de decir que es igual a la diagonal alcuadrado partido por dos.
Una aplicación concreta del teorema de Pitágoras a laRelatividad Especial se recoge en la figura del experimentomental de Hipótesis irreales o contradictorias.
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Teorema de PitágorasEn dicho ejemplo semuestra el triángulorectángulo que seformaría por ladiferente perspectivade dos observadoresy se indica la ideaimplícita de que laluz conserva lainercia de la naveespacial, pero solo unhipotéticoobservador percibe eltema...
La citada figura es totalmente similar al supuestocomentado al hablar del elemento de la relatividad deltiempo, de donde se dedujo que la diferencia temporal sepodía calcular fácilmente, siendo:
t = t /(1 - v²/c²)½
Descubrimiento en América de la Relatividad Especial
Efectivamente, un pequeño cálculo basado el modernoteorema de Pitágoras, donde los catetos y la hipotenusason espacios recorridos por la luz y por el objeto enmovimiento relativo vistos por distintos observadoresimaginarios y convenientemente mezclados nos da elresultado anteriormente mostrado.
Para facilitar la asimilación de lo anterior, se muestran lassiguientes ecuaciones que permiten hacerse una ideainmediata de por dónde van los tiros del tiempo pitagóricoy que, por la dificultad en entenderlo y reconocerlo y portener aterradas a las neuronitas de medio mundo, se podría
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expresar como tiempo fantasmagórico.
Se trata de normalizar la hipotenusa del triángulo por c ovelocidad de la luz. Si la velocidad u y c son iguales porqueson las de la luz, mientras que v es la de la nave espacial,tendremos que la dilatación del tiempo deberá serproporcional al inverso del coseno del ángulo α.
Deducción analítica
Teorema de Pitágoras u² = c² - v²
Normalización c² u² / c² = 1 - v²/c²
Raíz cuadrada y queda Cos α = u / c = (1 - v²/c²)½
Despejar c c = u * (1 - v²/c²)-½
Sustituir constante auxiliar γde Lorenz
c = u * γ
Si la luz incorporase la inercia para un observador habríaque concluir que él pensaría que nos encontraríamos anteel típico caso de sistemas inerciales con velocidadesaditivas, salvo que fuese un observador del zigzag, peroinconsciente de su significado.
¡Cómo veremos más adelante, no estaría muy lejos de la visión de larealidad que conscientemente se propone!
Después se introducen las transformaciones de Lorentzpara alejar el fantasma de Pitágoras. No obstante, nótesela similitud de las dos formas que toma el Cos α con lasdos constantes auxiliares de dichas ecuaciones.
Ya puestos, se podría decir que el teorema de Pitágoras es unaaplicación particular del caso concreto del teorema de Talescuando existe un ángulo recto; en fin, tal para tal.
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También es de sobra conocido que el teorema fundamental dela trigonometría, seno por seno más coseno al cuadrado iguala uno, es una implicación elemental del teorema dePitágoras; dado que tanto la cuantificación del seno comodel coseno se realiza por definición tomando la hipotenusacomo unidad, es decir, el número de hipotenusas en elcateto contiguo o cateto opuesto al ángulo en cuestión.
Al menos, se dice que el viaje en el tiempo hacia atrás noes posible. Menos mal, porque sería un atrevimientosupremo. Lo que no explican muy bien es cómo, despuésde un lapsus de tiempo relativo, se vuelve al tiemponormal. ¡Sospecho que hará falta tirar de las tensiones de laRelatividad General!
El fogón que se puede armar con los jogos con el tiempoes apoteósico, sucesos simultáneos para observadoresinteligentes que no son simultáneos para otro tipo deobservadores, espacios que se alargan, efectos geométricosque estimulan la imaginación, etc.
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II.c.2.b) Geometría espacial
Este apartado intenta remarcar la dificultad del cerebro enrazonar con tanta variabilidad terminológica. En ocasiones,más que hablar de errores o curiosidades matemáticas habríaque hablar de excentricidades mentales. Un repaso de losconceptos de espacio de la geometría espacial física nosproporciona los siguientes:
1. Geometría euclidiana del espacio.
Espacio euclídeo normal.
La geometría espacial euclidiana o de Euclides es unaabstracción matemática que configura un espacio conlas tres dimensiones que observamos con nuestros ojoso con el sentido del tacto. Por el carácter abstracto dela geometría euclídia, el espacio es fijo y absoluto; esdecir, si su unidad se define correctamente seríainalterable, ya que el espacio abstracto es independientedel contenido.
En otras palabras, en la geometría euclídea cuando unobjeto se hace más grande el espacio permaneceinalterado.
Los términos de contracción y expansión del espaciocarecen de sentido en la geometría espacial euclidiana.
Localización espacial y percepción de la misma.
La localización de los objetos en la geometría euclídeadel espacio es independiente de los mecanismos de sudeterminación. No obstante, tanto nuestros propios
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ojos o cualquier otro instrumento pueden cometererrores y tienen un nivel de precisión que los limita.
Aquí podríamos citar cualquier efecto espejo o similar eincluso el efecto lupa de la luz al pasar cerca de lasestrellas o efecto lentes gravitacionales. Esta diferenciaentre la localización real y su información no altera lanaturaleza abstracta, absoluta y objetiva del espaciocomo una propiedad asignada a los objetos físicos.
Efecto óptico del observador normal.
Se produce con la distancia, todos sabemos que losobjetos lejanos se ven más pequeños, al menos en unageometría espacial euclídea o normal.
Efecto óptico por la velocidad de la luz.
Siguiendo con la apariencia visual, en 1959 se hizo unanálisis sobre la apariencia que tendrían objetos enmovimiento rápido por el efecto de la pequeñadiferencia temporal en la percepción de la luzproveniente de la parte del objeto más cercana o máslejana al observador.
Según se comenta, el efecto es que la apariencia es másalargada que el tamaño real, pues los rayos de luz quellegan simultáneamente a nuestros ojos secorresponden con dos momentos diferentes, el rayo deluz proveniente de la parte más lejana al observador esmás antiguo. En consecuencia, como el objeto está enmovimiento, habrá una pequeña diferencia entre larealidad y la observación.
Las anteriores visiones se producen dentro de unageometría espacial euclidiana y no se deben confundircon esas expresiones donde se dice que el espacio se
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Geometría del color del amor
curva o se empequeñece, se contrae, etc., que sonconsecuencia de la Teoría de la Relatividad de Einstein yque se citan más adelante.
2. Geometría del amor.
La geometría del espacio subjetiva, geometría del amor ode la vida es muy variable, tan variable que a veces, comoel tiempo, no se percibe, el mismo ejemplo de estardormido es suficientemente claro.
Otra forma de manifestación de la geometría subjetivasería la señalada al hablar de la percepción del espacio-tiempo de la burbuja en el libro de la Ecuación del Amor.
Hay otrasgeometrías delamor nomatemáticas oespaciales purasque es mejor notratar en estetexto.
3. Geometríaespacialrelativista o delespacio-tiempo.
La contracción en la dirección del movimiento de Lorentz-Fitzgerald.
Las transformaciones de Lorentz operan con el espaciode forma similar a la comentada para el tiempo.
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Añadiendo un cuarto eje a la geometría del espacioeuclídeo y sus tres dimensiones típicamente espaciales.
La consecuencia sobre la geometría del espacio de estavariante relativista es que un objeto tendrá diferentestamaños para distintos observadores, no es que se veande tamaño diferente (todos sabemos que de lejos lascosas se ven más pequeñitas), sino que los tamaños sonrealmente diferentes y simultáneamente. Para eso,habría que decir que se entiende por simultáneo cuandoel tiempo, por relativo, también es diferente en unmismo momento temporal abstracto.
Más bien parece que se trata de un cambio en lasunidades de medición de cada observador, porque larealidad debería ser única. ¡Si es que existe, claro!
Relatividad Especial de Einstein.
Este concepto es idéntico al anterior excepto que noentra a decir si las cosas son más grandes o máspequeñas, sencillamente, es el espacio el que se expandeo contrae en función de los observadores. Se trata delespacio-tiempo de Hermann Minkowski
En definitiva, la relatividad del espacio no añade nadanuevo a la consistencia o inconsistencia de la dilatacióndel tiempo de la Teoría de la relatividad Especial, exceptoque parece que un metro es bastante más corto de loque es para el mesón, partícula que recorre 600 metrosantes de desintegrarse según él mismo y que desde lasuperficie de la Tierra cualquier observador relativistajuraría que son 9.500 metros.
Algo muy simpático de la geometría espacial relativistaes que a pesar de ser la velocidad de la luz constante, elespacio objetivo recorrido en un segundo no siempre
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sería el mismo. Como el segundo es relativo y el metrose define en función de la distancia recorrida por la luzen un segundo, por definición relativista la luz recorrelos casi 300 millones de metros en un segundo, cuandoel segundo sea más corto los metros serán más cortitos.
Geometría del espacio en la Relatividad General.
Adelantando un poco, si la Teoría de la RelatividadEspecial de Einstein dilata y contrae el espacio, al añadirel eje del tiempo a las tres dimensiones espacialeseuclidianas, la Teoría de la Relatividad General, también deEinstein, curva dichos ejes en función de la gravedad.Podemos citar los desarrollos o comentarios deStephen Hawkins y Roger Penrose a partir de ladécada de los setenta del siglo pasado. También ladenominada geometría de Riemann y la métrica deSchwarzschild pueden producir tensiones en muchasdimensiones.
Esta geometría espacial es difícil de explicar, porquecuando se dice que no es que se dilate el espacio, sinoque la distancia entre dos puntos del espacio seagranda, yo acabo por perderme debido a la falta devocabulario para tantas relatividades espacio-conceptuales.
Intentando comprender lo que puede querer decir queel espacio o su propia geometría se dilata, pienso quequizás se refiera, entre otras cosas, al hecho de que si laluz, por desplazarse sobre el campo de gravedad securvase con independencia de la atracción gravitatoriase podría pensar que es el espacio el que ha cambiado.No me parecería lo más adecuado pero por lo menosalgo de sentido podría tener.
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Más preciso sería decir que, al desplazarse la luz sobrela gravedad –tensión de la simetría radial de laestructura reticular de la materia–, el intercambio deenergía produce un efecto de curvatura de la línea depropagación de luz respecto al espacio euclidiano, tal ycomo se explica en el libro Física y Dinámica Global porel efecto Merlín, que no otra cosa que una pequeñafuerza de gravedad adicional a la de Newton.
Un tema distinto es el del arrastre, imaginemos undisco de música girando en un tocadiscos, si ponemosun objeto sobre dicho disco, el objeto girará pero nopor efecto de fuerza de gravedad alguna sino por serarrastrado por el disco. A esto, aunque no se puedaexplicar por la fuerza de la gravedad tradicional yaunque sea correcto en cierta cantidad, no lo llamaríaefecto geométrico de la curvatura del espacio-tiempo-plato sino sencillamente arrastre del experimento Vinil-Disc.
4. Geometría del espacio cuántico.
Mucho me temo que existe una tendencia en la MecánicaCuántica que niega la existencia del espacio tal y como loentendemos, para reducir la geometría del espacio a unconjunto de puntos discretos y convertirlo en unageometría analítica en tres dimensiones o las que haganfalta para representar las observaciones experimentales conel modelo matemático concreto que se utilice.
Existe un problema importante, seguramente de caráctersociológico, se trata de confundir las dimensionesmatemáticas con las físicas. Se llega a afirmar que cualquiervariable matemática es una dimensión espacial adicional.Bueno, yo diría que conviene tener claro que lasdimensiones espaciales son muy diferentes de otras
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muchas variables, aunque un ordenador no sepa muy biendistinguir una cosa de otra.
5. Geometría espacial de la Teoría de Cuerdas.
Con esta geometría del espacio nos podemos dedicar ajugar al escondite, porque con tantas dimensiones no debede ser fácil encontrar los conceptos adecuados paradescribir la realidad física. Parece que está reservada a unautilización intensiva de las matemáticas.
De los cinco puntos señalados sobre formas de entender lageometría del espacio, a mi juicio (Física Global), coexisten losdos primeros, mientras que los tres últimos son teorías más omenos reconocidas (bastante) pero que no pueden aportarexperimentos directos por la propia naturaleza abstracta deespacio y de la obvia realidad física.
A continuación, intento explicar el significado físico dealgunas geometrías del espacio de forma no necesariamenteacadémica.
Geometría plana del espacio euclídeo o espacio euclidiano
Vamos a hacer magia, a intentar hacer una definición de unespacio euclídeo tridimensional utilizando únicamente unelemento de la geometría plana de dos dimensiones.
Recordando a Platón el griego, podríamos hacer lasiguiente definición de la geometría del espacio de tresdimensiones: "Será el espacio tridimensional el que proyectarásombras sobre un plano bidimensional de acuerdo con lasdenominadas leyes de las sombrillas".
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Otro ejemplo serían las proyecciones de las ondasarmónicas tridimensionales sobre un plano o elemento dela geometría plana. No hay que asustarse, con imaginar lassombras de un par de pelotas botando en un día soleadosería una aproximación suficiente.
Lo mismo ocurriría para una geometría analítica de tresdimensiones o geometría euclídea. Por supuesto larespuesta tiene trampa, como toda magia que se precie, latercera dimensión se incluye no en el espacio euclídeobidimensional de referencia sino en las ecuaciones queexpresarían las leyes de las sombrillas, lo que de hecho latransforma en una geometría analítica de tres dimensiones.
Es interesante manifestar que las ecuaciones de las citadasleyecitas contendrían información de un mundo muchomás complejo que el bidimensional de referencia y por elloserán de aplicación más general que aquellas leyes quedescriban un espacio euclidiano bidimensional o geometríaplana.
En otras palabras, no se puede definir un espacioeuclidiano o plano que se doble o admita otros trucos demagia porque se estaría jugando con el lenguaje.
Se puede "doblar" una tercera dimensión que integremos osuperpongamos en una geometría plana pero las dosdimensiones del plano permanecerán invariables o con lasmismas reglas que tenían salvo que también lascambiemos; en cuyo caso, estaríamos cambiando de plano,de gusano, de concepto y de todo.
Se parecería demasiado al teorema del punto gordo, que esaquél por el que pasan dos rectas paralelas.
Conviene remarcar que el incluir un nuevo tipo de relaciónque afecte a las coordenadas de referencia o ejes del plano
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es equivalente a añadir nuevas dimensiones donde éstasserían las leyes que rigen su cambio o variación. Este es unconcepto básico de geometría y matemáticas.
De hecho, esto es lo que pienso que hacen lastransformaciones de Lorentz con sus ecuaciones.
Quizás fuese conveniente el buscar ecuaciones con másvariables que permitiesen facilitar ciertos cálculos y algunascomparaciones al igual que, sin duda, hace la Relatividad;pero sin que obliguen a perder la noción de conceptosfundamentales físicos para la lógica de nuestra naturalezacomo el tiempo y el espacio objetivos.
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II.c.3. Concepto de masa, masa inercial y energía
El concepto de masa y su relación con éter global –estructurareticular de la materia que soporta la gravedad o energíapotencial, la energía cinética y la masa– en la Física Global seexpone en el libro de la Mecánica Global.
Asimismo, la definición de energía, como propiedad del éterglobal, se realiza en el libro Física y Dinámica Global, tambiéndentro de la teoría del todo citada.
En esta página se comenta y se crítica la definición de masainercial de la Mecánica Clásica, la definición de masa relativista ydiversos conceptos relacionados.
Definición de masa inercial.
De acuerdo con la mecánica clásica, por la segunda ley deNewton si una fuerza actúa sobre un cuerpo, éste adquiriráuna aceleración directamente proporcional a la fuerzaaplicada, donde la constante de proporcionalidad sería sumasa inercial. En consecuencia, una fuerza constantepodría elevar la velocidad de un objeto de formaindefinida.
Este aspecto chocaría con la imposibilidad de superar lavelocidad de la luz en la mecánica relativista.
Asimismo, la física relativista mantiene el principio deigualdad entre masa inercial y masa gravitatoria de IsaacNewton.
El mantenimiento de este principio es un tanto artificial,pues la precesión de la órbita de Mercurio y del resto deplanetas y estrellas muestra lo contrario, salvo que se estire
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el espacio para conseguir la cuadratura del círculo orbital.
Esta pequeña desviación de la masa gravitatoria respecto ala masa inercial es explicada por el efecto Merlín en ellibro de Física y Dinámica Global.
Además, la nueva perspectiva de la definición de masaaportada por el libro de la Mecánica Global haceinnecesarios, redundantes e imprecisos tanto el conceptode masa gravitatoria como el de masa inercial; debido a queel nuevo enfoque se refiere a de qué está hecha la masa enlugar de como se comporta. Sin embargo, ambosconceptos son complementarios para una mejorcomprensión de la realidad.
Definición de masa relativista.
La consecuencia más notoria de los postulados de laRelatividad Especial de Albert Einstein fue la equivalencia oconversión entre masa y energía.
La relación de equivalencia se deduce en la física relativistaal aplicar a las fórmulas de la energía cinética con el principiode conservación de la cantidad de movimiento a las asociadas concambios en la velocidad relativista. En concreto, laequivalencia resultante es:
m = m /(1 - v²/c²)½m = γ m
Donde m es la masa o masa relativista del cuerpo, m es lamasa en reposo o masa propia y v la velocidad.
Lo que quieren decir estas fórmulas matemáticas es que lamasa de un cuerpo es mayor cuando está en movimientorelativo respecto a un observador que cuando se encuentraen reposo respecto a dicho observador.
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Y con el desarrollo en serie de la constante γ se deduce deforma sencilla que la energía cinética relativista es:
E = ½ m v² = (m - m ) c²
Y, lógicamente, la energía total:
E = mc²
El primer experimento que confirmaba la masa relativistafue el descubrimiento por Bücherer en 1908 de que larelación de la carga del electrón y su masa (e / m) eramenor para electrones rápidos que para los lentos.Posteriormente, incontables experimentos confirman losresultados y fórmulas físicas anteriores.
La masa y la energía se convierten así en dosmanifestaciones de la misma cosa. Los principios deconservación de la masa y de la energía de la mecánicaclásica pasan a configurar el principio de conservación de laenergía-masa relativista más general.
La masa es invariante.
A pesar de lo dicho anteriormente, en la Relatividad la masaes invariante y, de hecho, su definición en el SistemaInternacional de Unidades es de carácter absoluto.
El truco es medir siempre la masa en reposo y si el objetose mueve dentro de un sistema, se le integra en un sistemafísico, calculando la masa para todo el sistema en reposo.
También se podría definir el segundo con el átomo decesio en reposo y una gravedad determinada, entoncestoda la Relatividad sería incorrecta formalmente.
Si la masa no se puede medir en movimiento, no sé muybien en qué queda el concepto de masa inercial o dónde seencuentra la masa equivalente a la energía cinética.
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Hasta aquí la presentación más o menos ortodoxa de la masarelativista. A mí me parecería más lógico hacer las deduccionesal revés, partir de la equivalencia masa-energía confirmadaexperimentalmente y deducir la velocidad máxima de la luz enlugar de postularla como axioma matemático. A continuación,se debería haber buscado una explicación física de losfenómenos; en lugar de supeditar la teoría física a lasmatemáticas. Por ejemplo, se impone el axioma matemáticode velocidad de la luz constante y máxima y la Física Globalmantiene que ni es máxima ni constante.
Sin embargo, es justo reconocer que algunas explicacionescuantitativas de la relatividad son impresionantes, como laprecesión del perihelio de Mercurio; no obstante, en 1898Paul Gerber explicó con anterioridad a la física relativistadicha precesión con una fórmula exactamente igual a la deEinstein. Por otra parte, también la Física Global la explica bajoun paradigma alternativo de la realidad física.
Algunas de las casualidades despistantes, de las paradojas de lasprimas y de los puntos descritos en el apartado de Físicarelativista y matemáticas están relacionadas con la definición demasa relativista.
Predicciones cuantitativas y sus mediciones en losexperimentos de física
Se cometen errores de concepto al realizar predicciones yse vuelven a cometer al interpretar los resultados ennumerosos experimentos de física. En su caso, se estaríanvulnerando las bases elementales del método científico.
Todo aparato que utilice la tecnología moderna se puedeconsiderar como un aparato de Lucifer, normalmentecontendrá en sus mecanismos metales y utilizará la
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electricidad. Haciendo uso de cierta licencia prosaicapodemos decir aparatos de hierro y luz o, con licencialibertina, aparatos de luz-y-fer.
Asimismo, la precisión de los aparatos de medición en estamateria está muy condicionada por la naturaleza de losexperimentos de física, puesto que puede verse afectada lapropia masa y energía de estos aparatos y confundirse concambios en el tiempo y el espacio.
Es lo que ocurre con los relojes en las naves espaciales,sobre todo si son atómicos, sus mecanismos se venafectados por la velocidad y la gravedad debido a losefectos sobre la resonancia de masa, y acaban por perder lasincronización que tenían, pero no tiene nada que ver conla relatividad del tiempo.
Otro ejemplo ya repetido, la velocidad de la luz serámáxima por aplicación de las fórmulas de Lorentz, noporque al medirla se verifique que es cierto. De locontrario, no haría falta hacer dicha transformación.
No obstante, no siempre se cometen errores, laAstronomía está constantemente aportando datos nuevoso contradictorios.
Otro problema es la existencia de muchísimos datos que sehan obtenido por derivación de otros y de la aplicación deleyes aceptadas. Las masas de los planetas, las distanciasentre los mismos son ejemplos obvios de dichos casos.También es justo decir que los cálculos son complejos ytienen en cuenta posibles interrelaciones entre los datos.
Veamos un ejemplo de cómo las mediciones de muchaspropiedades no son tan perfectas como cabría esperar. Noquiero decir que deberían ser mejores, muy al contrario, mideseo es manifestar que las limitaciones reales son mucho
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g = G masa / espacio²
Donde, según fuentes fidedignas: g = 9,80665G = 6,67266 * 10Masa = 5,97370 * 10Radio terrestre = 6,378140 * 10
mayores que lo que el público en general imagina.
Quizás una de las mayores causas de ciertas confusionessea el que los programas de divulgación científica siempreintentan mostrar lo más avanzado e impresionante de laciencia, minimizando las pequeñas contrariedades, aunque,a veces, sean insalvables.
Como sabemos, la gravedad terrestre es:
Ahora bien, tantola masa como elradio de la Tierrason datos que seobtienenindirectamente.Además, hay quetener en cuenta ladificultad dedeterminar el radio con exactitud milimétrica puesto queno existe una línea dibujada de hasta dónde llega el globoterráqueo.
De hecho, la gravedad cambia desde el Ecuador a losPolos porque la Tierra está algo achatada. También cambiapor el efecto de la fuerza centrífuga como nos muestranlos experimentos Vinil Disc, Onda Petrus y Peonza. Por otraparte, es muy probable la deformación de la Tierra seadebida al efecto de la fuerza centrífuga en el largo plazo.
Con la masa pasa lo mismo, no tenemos una balanza tangrande como para pesar la Tierra como si fuese una pelota;incluso habría que tener en cuenta las variaciones de suenergía cinética. Por supuesto, sería bueno saber el sistemade referencia privilegiado de la energía cinética. La FísicaGlobal afirma que es el éter global.
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Por otra parte, existen distintos tipos de masa. Por ejemplo, lamasa correspondiente a la energía cinética tiene característicasdistintas a la masa en reposo, puesto que altera suconfiguración espacial.
La conclusión a la que pretendo llegar es que no es necesariala Teoría de la Relatividad para deducir que la masa aumenta conla velocidad y que la relación matemática sea la inversa delseno. Esta relación matemática es típica en teoría física para elcaso de magnitudes que se ve afectadas dos veces por lamisma variable. Paradójicamente, el decir que la velocidadaumenta con la energía cinética podría ser más correcto desdeun punto de vista de causa-efecto.
Situándonos a principios del siglo XX, la velocidad máximaconocida era la de la luz y la masa de los electrones aumentabacon su velocidad. Si de las observaciones se desprende que larelación no es lineal sino exponencial, no creo que fuese muydifícil que alguien hubiera conseguido encontrar las relacionesmatemáticas existentes entre masa en reposo y masa total [2a]y [2b] siguientes; y más probablemente si estas relaciones soloson observables a velocidades cercanas a la de la luz.
Del significado conceptual y matemático de las ecuaciones [1][2b] y [3] se llega a la famosa ecuación [0] sin utilizar paranada la relatividad. De hecho, fue Olinto de Pretto, unindustrial y matemático de Venecia, quien publicó por primeravez la fórmula E = m c² en una revista científica llamada Atte,en 1903
En otras palabras, la masa o algunos tipos de masa seincrementan con la velocidad, o mejor al revés; pero no esnecesaria ninguna hipótesis de relatividad, no deja de ser unfenómeno físico como el cambio de estado sólido-líquido-gaseoso del agua.
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Masa propia y energía cinética relativista.
La transformación o equivalencia masa-energía:
[0] E = m c²
Esta famosa fórmula es la aportación más llamativa de laTeoría de la Relatividad porque es la base teórica de la bombaatómica.
Por definición de la Física General tenemos:E = fuerza * distancia = N * m
E = masa * aceleración * distancia = kg * m² / s² [1] E = masa * velocidad²
Lo que hace algo menos espectacular la ecuación deEinstein anterior [0].
Sabemos que Einstein dijo que llegó a esta ecuación comoconsecuencia de su Teoría de la Relatividad y que como pasoprevio dedujo la fórmula de la masa relativista:
[2a] m = m /(1 - v²/c²)½γ = 1 /(1 - v²/c²)½ ≈ 1 + ½ v²/c²Z
Donde m es la masa o masa relativista del cuerpo, m es lamasa en reposo o masa propia y v la velocidad.
Aunque parezca una fórmula muy complicada, en realidades bastante simple, la masa relativista es función delproducto de la masa en reposo y del inverso del seno delángulo que formarían la velocidad y la velocidad de la luz sifueran un cateto y la hipotenusa de un triángulorectángulo.
Ahora se puede decir que la fórmula de la masa relativista[2a] es también menos espectacular de lo que aparenta.Además, se sigue pudiendo hacer la simplificación despuésde realizar el desarrollo en serie de Taylor de la constante γ que
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0
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nos daría por aproximación.
masa cinética = m - mmasa cinética ≈ m (1 + ½ v²/c² )- m
[2b] masa cinética ≈ m ½ v²/c²
Desde otra perspectiva, la masa obtiene velocidad cuandose le aplica una fuerza. La energía adicional de la masa sedenomina energía cinética y también estaba cuantificadapor la Física General. O sea, que tenemos que cuandoaumenta la energía cinética aumenta la masa y parece obvioque el proceso inverso también existe.
[3] E = ½ m v²
Sistemas de referencia del espacio y tiempo y masarelativista.
Por otra parte, yo diría que la física relativista mantiene quela masa depende de cada observador, o mejor dicho, decuál sea el sistema de referencia en que se mida su estadode reposo o movimiento relativo. No deja de ser extraño, obien la masa no es algo físico o bien lo único que cambiacon el sistema de referencia es el conjunto de unidades delSistema Internacional de Unidades (SI). Aunque creo que launidad de masa o kilogramo todavía no lo han relativizado.
Centrándonos en los corolarios o deducciones de lospostulados de la Teoría de la Relatividad Especial, podemosobservar los errores que comete e intentar comprender oaveriguar las verdaderas leyes de la física con ciertaabstracción o distancia de las matemáticas.
Según qué observadores sirvan como origen del sistema dereferencia en el espacio, así los cuerpos tendrán masasdiferentes no solo para su misma velocidad física sino parasu mismo tiempo. Perdón, mismo tiempo no, por la
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definición de tiempo relativista, también el tiempo dependedel sistema de referencia y, en consecuencia, el principio desimultaneidad ha perdido su significado autónomo. ¡Por estecamino de relativizar el lenguaje no se puede ir a ningún sitio!
Si tomamos como sistema de referencia del espacio unoque no sea el natural o que no sea el más simple, entoncesnuestro cerebro tendrá más problemas para interpretar larealidad física, en la medida que el nuevo sistema dereferencia se aleje del primero. Un caso ejemplificadorsería pensar que es toda la Tierra la que está aceleradabajando hacia una pera que se encuentra a cierta bajurarespecto a la misma. Seguro que Newton diría: ¡Esto es lapera!
Éste es el gran problema que le veo yo a tanta relatividad,hay cosas relativas y cosas que no lo son. Filosóficamente,siempre se puede argumentar lo contrario, pero tambiénpodemos decir que la realidad física no existe; pero no creoque siguiéramos en el mundo de la ciencia. Como mucho,podríamos estar practicando el juego de la oca con navajasen lugar de dados. ¡La realidad existe y se trata de entenderla yexplicarla de la forma más simple!
Para la Física Global, la masa depende de la velocidad; pero elaumento de masa cinética se debe a la velocidad medidarespecto a su sistema de referencia natural, que es el éterglobal o estructura reticular de la materia.
Conviene señalar que el sistema de referencia natural de laenergía electromagnética no es el éter global sino el éterluminífero o campo de gravedad. No obstante, estamosentrando en temas un poco especulativos, de ser así laconstante de gravedad G se vería afectada por la utilización desistemas de referencia distintos que impliquen distinta
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proporción entre masa propia y masa cinética, debido a ladoble fuerza de gravedad que opera sobre la energía cinética –al igual que sobre la energía electromagnética.–
Habrá que poner especial cuidado en la interpretación deexperimentos como el de los giróscopos de la nave de laNASA Gravity Probe-B.
La definición de movimiento y sus características particularesen función del objeto material que se mueve se expresa en ellibro de Física y Dinámica Global.
En el libro de la Mecánica Global se expone una novedosapropuesta sobre la creación de la masa, que implica no solouna Teoría de Gran Unificación por explicar la interacción electrodébil y la nuclear fuerte sino una Teoría del Todo (TOE) porunificar también dichas interacciones con la interaccióngravitatoria.
Dicho de otra forma, simplificando un poco el modelo físicode la nueva teoría del todo, la masa global depende de la masaen reposo y de la masa cinética que la modula y produce elmecanismo reticular de la energía cinética.
Para ir facilitando la tarea de identificar los diferentesconceptos de realidades físicas e incluso la diferenteperspectiva de una misma cosa, he ido mencionando algunosnombres de los utilizados en los libros de la Física Global.
Al concepto de la masa total en movimiento la llamaré masaglobal. La masa global estará compuesta por la masa en reposomás el aumento de masa debido al incremento de la velocidad.Al aumento de masa lo podemos llamar masa cinética y esequivalente a la energía cinética dividida por c².
He elegido el término masa cinética para evitar confusionesterminológicas con masa relativista y masa inercial, ya que
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ambas se utilizan en unas ocasiones como masa total y enotras como masa cinética.
Éter cinético y masaMecánica reticular de la energía cinética
Por su parte, el concepto de masa en reposo es confuso, no esuna buena denominación por los múltiples sistemas dereferencia que se utilizan en la física relativista. Por eso nosquedaremos con el concepto de masa propia, definido comoreposo real sobre su sistema de referencia natural.
masa global = masa propia + masa cinética
Estos conceptos de masa son muy importantes puesto que suorigen, su destino y sus relaciones físicas son distintos en laFísica Global.
La ecuación [2a] es ahora la ecuación de la masa global. Ahorabien, es patente la coincidencia de la relación de incrementode la masa con la velocidad con la ecuación deducida porEinstein a partir de su mecánica relativista.
A mi juicio, ésta es una de las grandes casualidades queconfundieron a la comunidad científica.
En otras palabras, si cada vez que nos aparece un fenómenofísico que sigue en alguna medida una transformación debida alas formas derivadas del teorema de Pitágoras o, lo que es lomismo, relaciones entre variables que siguen la proporción delseno, del coseno o de sus inversos, se decidiera relativizar eltiempo, ahora mismo no podríamos saber en qué año nos
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encontrábamos.
Pero eso no es lo que ha ocurrido históricamente, en estaocasión hubo más casualidades y no encontraron la piedrafilosofal, como ya he comentado en otros apartados.
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II.c.4. Teoría de la luz
Este apartado estudia la teoría de la luz desde el punto de vistade su naturaleza esencial física; es decir, las característicasderivadas de qué es la luz como energía electromagnética y sucomportamiento o relaciones básicas con otros conceptos dela Física Moderna como energía cinética, masa y gravedad.
Una curiosidad importante de la física relativista es la nocomprensión de la naturaleza de la luz, ya que no explica porqué la velocidad de la luz es máxima, sencillamente lo imponecomo axioma matemático y, lo que es peor, se pretende decirque tiene carácter experimental.
Cuando salió la Teoría de la Relatividad podía tener sentido porla poca experiencia de la época, pero, después de un siglo dedesarrollo científico, resulta extraño que la Física Moderna sigasin explicar qué es la luz. La dualidad onda partícula de la luzno es otra cosa que una forma de reconocer que la definicióno concepto de la luz, sus características y su naturaleza siguensin comprenderse del todo.
No cabe duda de que la Física Moderna está en un proceso decambio importante. La busca de una teoría de unificación o deuna teoría del todo que explique qué es la luz, y que, o bien lanueva teoría física consiga la compatibilidad de la MecánicaCuántica con la teoría de Einstein, o bien sustituya dichasteorías, es un tema cada día más presente en el ambientecientífico y en los medios de comunicación.
La falta de un concepto o definición de lo que es la luz sepercibe por la actitud de la Física Moderna. Por un lado, laTeoría de la Relatividad es una teoría abstracta y matemática y,por otro, la Mecánica Cuántica ha renunciado, en principio, a
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explicar lo que ocurre en el interior de los márgenes delprincipio de incertidumbre o de indeterminación de Heisenberg,condicionada en gran medida por los aspectos supuestamenteprobados por las teorías de Einstein.
En la Física Moderna, se podría hablar de luz oscura, al igualque todos aquellos conceptos de los que no acaba de conocersu naturaleza.
En los siguientes puntos se tratan las características de la luzdesde el punto de vista de la Teoría de la Relatividad y, en sucaso, de la Mecánica Cuántica. Asimismo, se añade la perspectivade la Física Global.
El primer punto se dedica a qué es la luz desde el punto devista de su realidad material, a la relación de la luz con la masay a la característica principal de ser energía.
Aunque es difícil separar unas propiedades de la luz de otras,en el segundo punto se tratará la naturaleza y características dela luz respecto a la velocidad.
La teoría de la luz de estos dos puntos está desarrollada,dentro del paradigma de la nueva teoría del todo, en los librosMecánica Global y Física y Dinámica Global respectivamente.
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II.c.4.a) ¿Qué es la luz?
El concepto de luz es complejo y para entenderlo es mejoranalizar por separado los siguientes elementos y relacionesesenciales:
Soporte material de la energía electromagnética.
La dualidad onda partícula de la luz es una de lascaracterísticas de la luz menos comprendidas. De unaparte, su naturaleza ondulatoria no ofrece ninguna dudapor los fenómenos de interferencia y, por otra parte, elcomportamiento de la luz como partícula deducido delefecto fotoeléctrico es curioso, porque yo no veo nada raroni ninguna partícula en una vibración que haga una bolasaltar una pequeña barrera en una superficie a partir decierta energía. .
La incógnita sigue siendo la eterna pregunta de qué es laluz o si la luz tiene masa o no. Según la física relativista y laMecánica Cuántica un fotón de la luz es una partícula sinmasa. Claro que otro problema de la Física Moderna es quetampoco se sabe muy bien qué es la masa, y asísucesivamente. El concepto de luz como una partículaabstracta parece más del ámbito de la filosofía que de laciencia.
La definición de luz más adecuada de la Física Moderna seríaun campo de fuerzas matemático o abstracto que sereproduce a sí mismo en un espacio vacío. Después haytodo tipo de singularidades, de incertidumbres y deversiones. Desde viajes en el tiempo hasta efectos de otrasdimensiones.
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La falta de un concepto claro de la luz y la masa se agravacon la famosa ecuación de Einstein –original de Olinto dePretto– de transformación de masa en energía y viceversaE = m c². El cerebro acaba por creérselo literalmente yparece que son dos cosas totalmente intercambiables y quela naturaleza de la luz y de la masa debe ser la misma.
Sin
embargo, para la Física Global los conceptos de luz y demasa son muy distintos, aunque tengan una característicacomún. La característica común de la luz y la masa es queson manifestaciones de la energía elástica de la estructurareticular de la materia.
Dicho de otra forma, el significado de la ecuación deEinstein de transformación entre energía y masa es latransformación de un tipo de energía en otro. Muy alcontrario, otras características de la luz son totalmentediferentes de las de la masa, pues la luz y la masa son dosconceptos distintos en la Física Global.
El problema de la gravitación de la física relativista es queno detecta que en el proceso de trasformación de un tipode energía en otro se producen además alteraciones de lamateria reticular o éter global. Precisamente dicha materia
Galaxia sombrero en infrarrojo - NASA(Imagen de dominio público)
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reticular es la que soporta o detenta las distintaspropiedades energéticas.
La nueva teoría es coherente con el significado normal delas palabras energía y masa. Por un lado, del concepto deluz que todos tenemos se deriva que es una propiedad dela materia en general, es decir, la energía es una propiedadde algo físico. La definición de luz o energía de Wikipediava en el mismo sentido.
Por otro lado, el significado de masa está directamenteligado a un elemento de la realidad física o material.
Además, el propio concepto de energía involucra a la masa,a la aceleración (tiempo) y a la distancia recorrida comodimensiones o unidades independientes en su definición.Es decir, la magnitud m se refiere a algo físico y el tiempoy el espacio contenidos en la aceleración y la distancia sonpropiedades de la realidad física.
La luz en los fenómenos de creación de masa yondina.
La masa para el Modelo Estándar de la Mecánica Cuántica esun misterio y, ahora que se ha encontrado la partícula deHiggs, que se supone es la que aporta la masa a laspartículas con masa, el misterio continúa.
En la Mecánica Global, la masa será la materia reticularcomprimida debido a la energía electromagnética o energíade torsión transversal sobre el éter global. Así, la energía detorsión se transforma en energía reversible de compresióny energía de tensión de la curvatura longitudinal o energíapotencial gravitatoria. La transformación del éter global enmasa es simultánea con la transformación de un tipo deenergía elástica en otro.
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La ondina es un tipo de masa, por ser materiacomprimida, muy inestable que se corresponde con loselectrones. Para desplazarse de una órbita a otra loselectrones se convierten en energía electromagnética hastaque se vuelve a comprimir la materia reticular, relajando lasdiferencias de la tensión transversal y consiguiendo unnuevo punto de equilibrio gravito-magnético.
La teoría del todo incorpora una nueva teoría del átomocon las características citadas de los electrones.
Diferencia entre la luz o energía electromagnética yenergía cinética.
La energía cinética en la Física Moderna no se dice muy bienqué es, si es masa o es otro tipo de fuerza abstracta ymatemática. Por su ecuación se diría que se soporta en unincremento de masa con la velocidad y poco más.
El mecanismo reticular de la energía cinética de la DinámicaGlobal es más complicado de explicar o entender porquepara ello se deben aceptar, tener en cuenta o interiorizarlos conceptos anteriores sobre la luz y la masa.
El incremento de masa relativista con la energía cinéticaestá confirma experimentalmente en muchos casos,dejando a un lado el concepto de masa invariante, porsupuesto.
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II.c.4.b) Características y naturaleza de la luz
En la sección anterior hemos visto el concepto o naturaleza dela luz desde el punto de vista de su realidad o soporte materialy de sus relaciones con la masa y la energía cinética.
Ahora vamos a completar la naturaleza de la luz con el análisisde sus características respecto al movimiento. Convieneseñalar que conocer la naturaleza de la luz señalada en elpárrafo anterior es necesario para entender las característicasdel movimiento de la luz.
Se refiere a las características de la velocidad de la luzderivadas de que el campo de gravedad –éter luminífero otensión de la curvatura longitudinal de los filamentos del éterglobal– es el medio soporte por el que se produce lapropagación de las ondas mecánicas transversales de la energíaelectromagnética.
El comportamiento y características de la luz respecto almovimiento son estudiados en detalle en el libro de Física yDinámica Global, que forma parte de la nueva Física Global.
Las características de la luz respecto al movimiento se puedenagrupar en los siguientes puntos:
La tensión de la estructura reticular de la materiacomo medio soporte de la luz.
La luz se desplaza en el vacío sin necesidad de mediosoporte de acuerdo con la Física Relativista de Einstein y dela Mecánica Cuántica.
Como hemos visto en el libro de la Mecánica Global, una delas características de la energía electromagnética es ser una
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onda mecánica transversal sobre la tensión de la estructurareticular de la materia.
Las características de la luz por tener medio soporte yrelacionadas directamente con su velocidad son:
Velocidad constante.
En la Física de la Relatividad de Einstein la velocidad dela luz es constante en el vacío por axioma matemático opostulado teórico.
En la Dinámica Global la velocidad de la luz es constantesiempre y cuando no cambie el medio por el que sedesplaza o una de sus características que influyan en lavelocidad de las ondas mecánicas transversales.
El campo de gravedad se considera el medio soporte dela luz y es un medio no dispersivo. En consecuencia, sicambia la tensión de la curvatura longitudinal queproduce la energía potencial gravitatoria en un punto,entonces la velocidad de la luz se vería afectada.
Velocidad máxima.
En la teoría de Einstein la velocidad de la luz esmáxima en el vacío por axioma o postulado teórico.
Como hemos visto, en la Dinámica Global la velocidadde la luz es variable y, entre otras, en función de laenergía potencial gravitatoria.
Además, no es máxima, pues es aditiva con la velocidadde su medio soporte, como se comenta en el puntosiguiente.
Velocidad de la luz aditiva respecto a su sistema de referencianatural.
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El comportamiento de la luz es inercial especial cuandose analiza desde un punto exterior a su sistema naturalde referencia o sistema de referencia privilegiado, quenormalmente para nosotros es la Tierra.
Al ser los humanos un poco tierra-céntricos, y efectuartodos los experimentos iniciales en la Tierra segeneraliza la idea de que la naturaleza de la luz no esinercial. Característica de inercial en el sentido de que lavelocidad de la luz incorpore la velocidad de la fuente.
Por eso digo la característica de inercial especial,porque la velocidad de la luz es aditiva únicamentemedida desde el exterior, porque en el interior de susistema natural de referencia siempre es la misma,mientras no se alteren las propiedades del mediosoporte. Para entender lo que quiero decir o paraexplicarme mejor, la luz se comporta en la Tierra comoel arrastrarse de una serpiente en un vagón de un tren oen la arena del suelo: ¡Con velocidad igual en todas lasdirecciones!
La serpiente del vagón solamente va más rápida en unadirección que en otra cuando se mide la velocidaddesde el suelo, ¡u otro planeta!
La ESA –antes era la NASA– tiene previsto elexperimento LISA para detectar las ondasgravitacionales en el espacio. Para ello enviará alespacio tres naves espaciales para realizar unexperimento de interferometría similar al deMichelson-Morley. Creo que dicho experimentoconfirmará este apartado plenamente, acabando por lotanto con la Teoría de la Relatividad de Einstein.
El citado experimento es uno de los que permite decir
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que la Física Global es una teoría científica, ya quepropone la verificación experimental de susafirmaciones. En el libro Experimentos de física Global seexplica de forma pormenorizada el experimento LejanoMichelson-Morley, idéntico al experimento LISAproyectado inicialmente por la NASA.
Éter luminíferoAvance de un fotón
La luz y la Ley de la Gravitación de Newton.
Las características de la propagación de la luz no solo seven afectadas por el hecho de tener medio soporte sinopor las propias características de dicho medio soporte.
Acabamos de ver que la velocidad de la luz no es constanteni máxima, ahora vamos a ver los efectos puramentegravitacionales sobre la propagación de la luz.
No se debe confundir el efecto anterior de la energíapotencial sobre la velocidad de la luz con un efecto decurvatura de la Ley de la Gravedad Global; pues ésta afecta ala luz el doble que a la masa. En cualquier caso, en elcitado libro se explican en detalle estas características de laluz.
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Veamos los siguientes fenómenos naturales:
La curvatura de la luz por las estrellas.
La física relativista explica el fenómeno de la curvatura dela luz con una contracción o expansión del espaciodebido a un efecto geométrico del continuum,denominado gravedad.
El libro de la Ley de la Gravedad Global afirma en suapartado sobre los Experimentos de Energía que estefenómeno natural de la curvatura de la luz y el delcorrimiento al rojo gravitatorio son el mismofenómeno físico. La doble curvatura respecto alhipotético efecto de la Ley de la Gravitación de Newtonse debe a la segunda componente de la atractis causa oefecto Merlín, también explicado por dicho libro.
Corrimiento al rojo gravitatorio.
La teoría de Einstein explica la característica delcorrimiento al rojo gravitatorio con una dilatacióntemporal.
El libro de la Ley de la Gravedad Global explica estefenómeno natural, en su apartado sobre Corrimiento alrojo gravitacional de la luz, por la diferencia de la tensiónde la curvatura longitudinal de los filamentos del éterglobal y por el resultado del juego de fuerzas y energíasdel medio soporte es aditivo a la propia energía de laluz, debido al intercambio de energía interna que seproduce.
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II.d) Física relativista y matemáticas
Creo que una noción bastante aproximada de la Teoría de laRelatividad de Albert Einstein es que es un conjunto decuriosidades matemáticas que hacen su trabajo derepresentación de la realidad física a medias. La otra mitad esla Mecánica Cuántica con su propio conjunto de curiosidadesmatemáticas, estadísticas y filosóficas. Lo peor o lo mejor detodo, es que son incompatibles entre sí.
Seguramente no puede existir una contradicción simple queinvalide la física relativista pues, en su caso, ya se hubieradescubierto hace tiempo. Aparte de cambiar la definición desegundo, claro está.
Con toda normalidad, los comentarios críticos contenidos enel listado de Errores y curiosidades matemáticas de la físicarelativista se refieren, por un lado, salvo excepciones, a losconceptos y no a las fórmulas estilo barroco tardío y, por otro,a las interpretaciones de los hechos y no a los hechospropiamente dichos. En cualquier caso, hasta los hechosparecen bastantes relativos cuando hablamos de las teorías deEinstein porque, en ocasiones, no pasan de ser merosejemplos mentales.
La falta de fórmulas o desarrollos complicados no significaque las curiosidades matemáticas de la mecánica relativista notengan un gran contenido matemático, muy al contrario,cuando se entienden los conceptos subyacentes a las fórmulases cuando realmente se comprenden los temas, y me atrevo adecir las propias matemáticas.
La primera curiosidad matemática de la Teoría de la RelatividadEspecial que nos ocupa es que la relación podría ser:
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hecho relativo = hecho normal * γ Donde γ = relatividad / normalidad
Los Errores y curiosidades matemáticas de la mecánica relativista seencuentran intercalados en el resto de páginas del libro, eneste apartado figura un cuadro de enlaces a los más llamativos.
Obviamente, existe casi unanimidad sobre la bondad de lafísica relativista, lo que significa que se asume prácticamentecomo un dogma de fe matemática. Sería bueno intentarabandonar los prejuicios, entendidos como preconceptos, a lahora de leer este apartado y mucho mejor el presuponer quelas críticas son correctas, de forma que se compense el efectoanterior y se entiendan las curiosidades matemáticas de lamecánica relativista con un sentido constructivo.
La idea es recomponer desde el principio la historia de la físicarelativista aprovechando la cultura actual e intentando noincorporar o presuponer ninguna conclusión en las premisas;para ello hay que poner especial cuidado en la terminologíaempleada y los conceptos implícitos que pueden estarcontenidos en la misma.
Desde luego, me da la impresión que las debilidades de fondode la Relatividad Especial imposibilitan el disponer de unaterminología clara y precisa.
Antes de entrar en la argumentación quería señalar que lo másdifícil será separar lo correcto y real de lo incorrecto en lafísica de la mecánica relativista, aunque lo último sea correctoen un sentido imaginario y comprender, en su caso, por qué secometieron y se siguen cometiendo ciertos errores o aciertosimaginarios.
Se enumeran y explican algunos de los errores más normalescontenidos en los innumerables experimentos de física que
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supuestamente confirman la Relatividad Especial, simpáticascuriosidades matemáticas y vicios en la aplicación del métodocientífico. Si bien, es necesario señalar que muchos puntosparticipan de varios de estos aspectos y que tampoco estántodos los que son.
La eficacia de los cálculos en muchos casos es un hecho, apesar de los errores en la interpretación conceptual.
Valga un ejemplo, la Relatividad General de Einstein explica laprecesión del perihelio de Mercurio con impresionanteprecisión. Aunque, en 1898 Paul Gerber lo había explicadocon anterioridad. Ahora bien, la Física Global hace lo propiobajo un modelo teórico incompatible con la mecánica relativista.
Lógicamente, cuando no se conoce la naturaleza física de unsuceso siempre se puede tirar por la calle de en medio y aplicar
Sun spotSolar and Heliospheric Observatory
(SOHO) NASA(Imagen de dominio público)
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una solución puramente matemática si se consigue ajustarnuméricamente.
En definitiva, la base del método científico se derrumbó porrendirse ante la supuesta eficacia de la física relativista, aunqueno tuviese ni pies ni cabeza. Bueno, tampoco es la primera vezque ha ocurrido.
Luego pasa lo que pasa, si las matemáticas invaden la físicasurge la Relatividad y sus singularidades; cuando la invade laestadística surge la Mecánica Cuántica y florecen principios deindeterminación por todas partes y, finalmente, si la invade lafilosofía barata emerge la evolución Darwinista. ¡Dimensionesmutaciones por todas partes!
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ERRORES Y CURIOSIDADES MATEMÁTICAS
Curiosidades matemáticas de la mecánicarelativista.
Modelo Heliocéntrico versus TolemaicoEl giro del bailarínNo-distinción entre la velocidad física o real y lavelocidad relativa, mental o abstractaDescubrimiento en Grecia del teorema de PitágorasDescubrimiento en América de la RelatividadEspecial
Errores de concepto de la Relatividad.La independencia del observadorLa teoría del observador ignoranteLos observadores extraterrestresConfusión con la verdadera relatividad subjetiva deltiempo, el amor y la vida
Vicios en la aplicación del método científico.Traje a medida de las interpretaciones matemáticasHipótesis irreales o contradictoriasExplicaciones metafóricas donde la metáfora es laprueba en sí mismaPredicciones cuantitativas y sus mediciones en losexperimentos de física
Excesivo recurso de la ciencia a la magia.La complejidad como excusaGeometría plana del espacio euclidianoEl refugio mágico
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* * *
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III. Relatividad General de Einstein
La Relatividad General, de 1916, incluye técnicamente a la Teoríade la Relatividad Especial de 1905, pero en este apartado secomenta la parte nueva o añadida, que versa principalmentesobre los efectos de la gravedad.
El desarrollo de la Teoría de la Relatividad General se hizonecesario para explicar los sistemas acelerados y lasincoherencias y lagunas de la Teoría de la Relatividad Especial;donde el ejemplo estelar sería la paradoja de los gemelos.
La justificación argumental se basa en el Principio de Equivalenciade Einstein, publicado en 1911, que enlaza con la relatividadinicial del tiempo de la Teoría de la Relatividad Especial. A losefectos temporales de la velocidad relativa en sistemas dereferencia inerciales se le añaden, por el Principio deEquivalencia, efectos temporales a la gravedad.
Así, los sistemas de referencia acelerados o con gravedad seconfiguran como sistemas de referencia no inerciales.
En otras palabras, cambios en la velocidad –aceleración– seránequivalentes a cambios en la intensidad del campo degravedad. De forma un tanto encubierta se está estableciendoun sistema de referencia privilegiado, el campo de gravedad.
La confirmación de las teorías de Einstein más extendida es lade los relojes atómicos. En el libro Experimentos de Física Globalse comentan diversos experimentos con relojes atómicos quetambién podrían relativizar el tiempo.
Por otra parte, en el libro de la Física y Dinámica Global seexplican las razones físicas por las que el átomo de cesiocambia su frecuencia de resonancia tanto con la velocidad
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como con la intensidad del campo de gravedad.
En su día, al confirmarse algunas de las predicciones de laRelatividad General se confirmaron indirectamente parte de laTeoría de la Relatividad Especial, al haber sido modificada omatizada por formar parte de la misma, puesto que en algunosaspectos la RG dice lo contrario que la RE inicial.
Si se demostraseque la tensión dela curvaturalongitudinal dela estructurareticular de lamateria –campode gravedad oéter luminífero–arrastra la luzcon elexperimentoLejanoMichelson-
Morley propuesto por la Física Global, la RE prácticamentedejaría de existir y, consecuentemente, a la RG le pasaría lomismo al cimentarse sobre la primera.
El problema fundamental abarcado por las teorías de Einsteines el tiempo, algo cuya naturaleza no conocemos bien y quehasta la fecha nadie, ni siquiera ningún gemelo, ha vuelto delotro mundo. La Teoría de la Relatividad General, a pesar de suimpresionismo y sus ecuaciones de campo, nunca recibió elpremio Nobel después de tantas contrastaciones empíricas.
Al mismo tiempo, decir que la gravedad es un efecto geométrico de lacurvatura del espacio-tiempo es mucho decir, y no es de extrañarque todavía queden aspectos de la misma por demostrar e
Galaxia espiral AndrómedaNASA and STScI-Hubble Team
(Imagen de dominio público)
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incluso por comprender y que después de un siglo se sigadiciendo que la gravedad es una fuerza en todas las escuelas.
A mí me parece que algunas cosas son más curvaturas dellenguaje y de las abstracciones mentales que de las realidadesfísicas.
Confusión con la verdadera relatividad subjetiva deltiempo, el amor y la vida
En la justificación filosófica de la Relatividad General AlbertEinstein utilizó en varias ocasiones modelos decomportamiento o sentimiento humano, especialmenterelacionados con el amor.
Aunque he dedicado a los efectos del amor y otrassituaciones vitales sobre el tiempo el libro de la Ecuación delAmor, quería recordarlo aquí como una de las deficiencias,al ser uno de los falsos preconceptos que se tienen siemprepresentes en los experimentos que confirman esta teoría,pues no se deben mezclar demasiado ni los puntos de vistasubjetivo y objetivo, ni la física y la metafísica.
En otras palabras, si uno está previamente convencido deque el tiempo es relativo; cualquier juego matemáticocomplicado que lo confirme, como las ecuaciones decampo de Einstein, será fácilmente aceptado por nuestramente y, a mi juicio, será un tremendo error tanto materialcomo formal.
Indudablemente, esta coincidencia de la perspectivasubjetiva del tiempo con la imaginaria o ficticia de la Teoríade la Relatividad General es otra de las casualidades ocircunstancias que ayudaron a que se aceptase la citada RG.
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Un tema resbaladizo es la visión intuitiva de todo esto; alrelativizar conceptos básicos de la física se pierdecompletamente dicha visión y todo son problemas casipuramente matemáticos en las teorías de Einstein. Así apareceel famoso continuo espacio-tiempo y se pasa al espaciomatemático de cuatro dimensiones de la geometría deMinkowski de la Relatividad Especial y a la geometría deRiemann de la Relatividad General.
Si la geometría de Minkowski añade un cuarto eje alcontinuum del espacio tiempo, la geometría de Riemanncurva los cuatro ejes del mismo. Si alguien tiene interés enprofundizar en estos temas también puede estudiar la métricade Schwarzschild, eso sí, queda avisado de que le podríaproducir tensores emocionales, a pesar de estudiar casossimples de las ecuaciones de campo de Einstein.
Indudablemente la Teoría de la Relatividad General ha sidocomprobada empíricamente en algunas de sus proposiciones –como la precesión anómala de la órbita de Mercurio yaexplicada por Paul Gerber en 1898–, pero ello no significaque las interpretaciones o justificaciones teóricas de los hechossean correctas. En definitiva, hay interpretaciones de hechosempíricos y algunas partes de las teorías de Einstein queconsidero más o menos correctas pero otras no.
No deja de ser divertido como, en ocasiones, aparecennoticias sobre nuevos experimentos para verificar la RG, ¡Poralgo será!
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III.a) El Principio de Equivalencia de la teoría deEinstein
La idea base del Principio de Equivalencia de la Relatividad Generales la equiparación entre aceleración y gravedad. Este Principiode Equivalencia, incorporado por la RG en 1916, sirvió a lasteorías de Albert Einstein para justificar una segundarelatividad del tiempo independiente de la definida por laRelatividad Especial.
En otras palabras, los efectos sobre el tiempo y el espacio dela velocidad en la Teoría de la Relatividad Especial (RE) deEinstein se extienden al campo gravitatorio en la Teoría de laRelatividad General (RG)
La forma en que interactúa la gravedad con el espacio esmediante la deformación del mismo, se trata del conocidoefecto geométrico de la curvatura del espacio-tiempo. Ahoraya no es suficiente con una geometría del espacio de cuatrodimensiones (como la geometría de Minkowski de la RE),sino que es necesario curvar los propios ejes de esa geometríamatemática para recoger el efecto de la gravedad sobre elespacio-tiempo o viceversa en la teoría de Einstein de 1916.
El refugio mágico.
Me da la impresión de que la Relatividad General se utilizapara intentar cuadrar lo que no encajaba bien en laRelatividad Especial. Si la gravedad significa aceleración, esfácil imaginar una cierta equivalencia, como el ejemplomental del ascensor.
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Seguramente esta segunda teoría recoge los problemas ycríticas recibidas en los diez años que la separan de laprimera teoría de Einstein.
Por ejemplo, siempre se puede argumentar que uno seencuentra en un sistema no inercial e invocar la teoría deEinstein de 1916, todos los sistemas en alguna medida loson, lo que ocurre es que en muchos casos la pérdida deprecisión de la información por suponer que es inercial esmanejable o despreciable, o que los resultados acompañenpor otras casualidades despistantes.
No solo se recurre a la Teoría de la Relatividad Generalcuando un experimento tiene problemas sino cuando laRE entra en contradicciones insalvables, como en laparadoja de los gemelos. Por más que leo la solución queofrece la magia de la relatividad no la entiendo: ¿Por quéno es la Tierra la que sufre aceleraciones y desaceleracionesen lugar de la nave espacial desde un punto de vistarelativista puro? ¿Acaso la Relatividad General viene a decirjusto lo contrario que la RE al crear sistemas preferentespor la gravedad?
Supongo que a todos nos suena eso de que es equivalente teneruna aceleración constante que encontrarse fijo sometido a uncampo gravitatorio, ésta es la idea del Principio de Equivalencia ydel experimento mental del ascensor. Sin embargo, esteejemplo del ascensor no funcionará ni para la luz ni para unapersona y un giróscopo, porque ninguno de los tres seríaatraído con la misma fuerza de gravedad.
¡Por supuesto, el experimento mental del ascensor es solo unejemplo, cómo el giróscopo!
A mi juicio, dicho Principio de Equivalencia supone unasimplificación de la realidad al concentrarse en aspectos
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concretos de la misma, olvidándose de otros aspectosenergéticos con posibles efectos análogos a los que explica ointenta explicar la relatividad del tiempo de la teoría deEinstein, pero muy diferentes conceptualmente hablando;entre los que se pueden comentar los siguientes:
Hay que precisar que el Principio de Equivalencia es ciertoúnica y parcialmente desde el punto de vista de la fuerza deatracción o empuje. Por ejemplo, desde el punto de vistadel movimiento, aceleración y gravedad no son lo mismo;un cuerpo acelerado se mueve y uno en un campo degravedad no.
Desde el punto de vista de la energía, también habría quehablar de equivalencias entre gravedad y presión,pensemos en la gravedad de los puntos centrales de unaestrella, en realidad podría ser cero si la suma decomponentes gravitatorios se anulase, sin embargo, otraspropiedades no se cancelarán.
La conocida equivalencia entre velocidad y temperatura.Ver el experimento del Reloj Invisible en el libro Experimentosde Física Global.
Un aspecto bastante negativo de la teoría de Einstein es que selimita a incorporar principios en lugar de ofrecer explicacionesde las causas físicas de los fenómenos observados. Y muchopeor, teniendo en cuenta sus principios, se prohíbe lainvestigación siguiendo ciertas líneas argumentales.
En los libros de la Mecánica Global y de Física y Dinámica Globalse expone la teoría del todo sobre la materia y el movimiento.Los efectos del Principio de Equivalencia de la teoría de Einsteinse explican de forma alternativa por la interrelación de la masacon el éter global –estructura reticular de la materia que
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soporta la gravedad, la energía cinética y la masa.
Por un lado, los efectos en el tiempo de la RE se desvelan porla variación de la resonancia de la masa debida al movimientode la masa a través del éter global y, por otro, los efectostemporales de la gravedad se manifiestan por la variación de laresonancia consecuencia de la variación en la tensión de lainterrelación masa-éter global con las variaciones en laintensidad del campo de gravedad.
El Principio de Equivalencia plantea los efectos de la gravedadsobre la masa y la energía, logrando explicar las famosaspredicciones de la Relatividad General. Entre los más famosos sepueden citar los del efecto lentes gravitacionales de las estrellassobre la luz, la precesión del perihelio de Mercurio y elcorrimiento al rojo gravitacional.
En el libro Física y Dinámica Global se expone una explicaciónfísica de estos mismos fenómenos naturales bajo un nuevoparadigma físico que no curva el tiempo ni el espacio, ni nadaparecido.
Si además la nueva teoría del todo, alternativa a las teorías deEinstein, explica por qué los relojes atómicos se alteran con lavelocidad y la gravedad sin dilatar el tiempo, entonces pareceque las teorías de Einstein son incorrectas. ¡Después de tantascomprobaciones empíricas!
En otras palabras, no es que la Relatividad General no sea lateoría más acertada o que su aproximación a la realidad no seala más simple y, en ocasiones, dicha aproximación se hayaconseguido únicamente formalmente al cambiar lasdefiniciones de segundo y metro en 1967, sino que la teoría deEinstein es incorrecta.
Es decir, a pesar de sus aciertos formales, contiene errores queson detectables experimentalmente por ser independientes de
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las convenciones formales citadas, como el arrastre de la luzpor el campo de gravedad o éter luminífero a través del nuevoexperimento del Lejano Michelson-Morley tambiénpropuesto en el libro Experimentos de Física Global.
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III.b) Predicciones de la Relatividad General
Estas predicciones de Einstein no son predicciones en sentidoestricto. Por lo menos, la más espectacular, la de la precesióndel perihelio de Mercurio era un fenómeno conocido conanterioridad, y Paul Gerber descubrió en 1898 la mismafórmula que Einstein. También era sospechado que latrayectoria de la luz se curvaba al pasar cerca de las estrellas, elproblema era la cuantificación del fenómeno. Me imagino queel corrimiento al rojo también era un fenómeno conocido.
Es innegable que Einstein tenía una gran imaginación y unespecial dominio de las matemáticas. No obstante, el hecho deseguir por la vía de la relatividad del tiempo en lugar de buscarsoluciones más inteligibles me induce a pensar que noconsiguió una visión de conjunto y que sus ecuaciones decampo podrían haber sido diseñadas ad hoc para lograrexplicar la curvatura de la luz y la precesión del perihelio deMercurio.
Las tres predicciones de la RG se deducen de sus ecuacionesde campo, siendo su desarrollo concreto demasiadocomplicado para los objetivos de esta exposición. Laexposición será muy superficial y limitada a las partes másconocidas de la teoría de Einstein sin entrar en lacomplicación matemática que la caracteriza o las nuevasteorías futuristas que se basan en ella.
A veces, los aspectos matemáticos complican el razonamientológico, si se suprimen y se entienden implícitamente incluidosen los razonamientos, no tiene por qué haber erroresconceptuales. No son más que puras matemáticas, y así nos
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ahorramos las tensiones en el cerebro por no necesitar másconceptos asimilados.
En el libro Física y Dinámica Global se expone una explicaciónalternativa, con similar precisión y comparativamente muchomás simple que la de la RG, bajo un nuevo paradigma quemantiene la geometría euclidiana y el tiempo absoluto.
Las tres predicciones más importantes de la Relatividad Generalson las siguientes:
La curvatura doble de la luz, efecto lupa o de lentesgravitacionales.
Alberto señaló primeroque la luz se desviaba alpasar junto a cuerposmasivos en la mismaproporción o ánguloque indicaba la teoríade la gravedad deNewton para losplanetas y luegocorrigió a una cantidadque justamente era eldoble de la anterior. –Entre tanto hubovarios intentos fallidosde comprobarexperimentalmente ladesviación efectiva.–
La única explicaciónconocida para dichocambio es puramente matemática al provenir de lasecuaciones de campo de la teoría de Alberto. Una pena que
Lentes gravitacionalesDoble anillo de Einstein
NASA(Imagen de dominio público)
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no se indagara en las causas físicas, pues en dichadiferencia cuantitativa subyace una de las claves másnotables del paradigma de la nueva Física Global.
Después de varios intentos fallidos por diversas causas,con el eclipse del Sol de 1919 se comprobó empíricamenteque las predicciones de Einstein en este sentido erancorrectas.
La precesión del perihelio de Mercurio.
Sin duda, esta explicación es la estrella más brillante deluniverso: una desviación de 43'' segundo de arco cada 100años en el eje de la órbita del planeta Mercurio. La Teoría dela Relatividad General la explica con un error tan pequeñoque no deja margen a dudas razonables sobre la correccióncuantitativa de la misma.
No obstante, hay que señalar que en 1898 Paul Gerberexplicó con anterioridad a la física relativista dichaprecesión con una fórmula exactamente igual a la deEinstein.
La precesión del perihelio de Mercurio se cuantifica por laRG en:
Si en esta fórmulacambiásemos el 6 por 2π laprecesión del perihelio deMercurio nos daría lafórmula propuesta por la
Física Global en el libro Física y Dinámica Global, con lo cual,ya tendríamos dos teorías contradictorias sin margen dedudas no razonables.
La RG se ajusta perfectamente a las observaciones porque,de hecho, está otorgando doble efecto gravitatorio a la
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energía cinética a través de sus ecuaciones de campo. Elprimero, para cubrir el hipotético incremento de la masarelativista –recuérdese la paradoja de la masa invariante– ymantener la proporcionalidad de la Ley de la Gravitación deNewton; Y un efecto adicional, que en lugar de aplicarlo ala masa global como fuerza de gravedad se efectúa víadistorsión del espacio.
La artificialidad de la teoría de Einstein se debe a laimposibilidad del reconocimiento de las verdaderas leyesde la gravedad, por su incondicional insistencia en elprincipio de igualdad entre masa inercial y masagravitatoria, desconociendo e ignorando la naturalezamaterial de la masa física. En definitiva, en lugar deavanzar en la comprensión de las características de la masa,lo que provocó la Relatividad General fue una totaldesnaturalización de la fuerza de gravedad.
Corrimiento al rojo gravitacional.
El famoso corrimiento al rojo gravitacional (o al azul) de laluz implica una menor frecuencia (o mayor) –y por lo tantomenor o mayor energía–, y se produce cuando las ondaselectromagnéticas se alejan o se acercan del centro de uncampo gravitacional.
En el libro de la Física y Dinámica Global se explica por quéeste corrimiento y la curvatura de la luz son consecuenciadel mismo proceso de intercambio energético.
No se debe confundir el corrimiento al rojo gravitacionalcon el desplazamiento al rojo con el efecto Dopplerrelativista que se podría presentar por las velocidadesrelativas entre emisor y receptor o el corrimiento al rojocosmológico aun no explicado satisfactoriamente en suintegridad.
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El efecto Doppler relativista siempre me ha extrañadomucho, por un lado, se dice que la velocidad de la luz es lamisma para todos los observadores y, por otro, que existeun efecto Doppler relativista o corrimiento al rojorelativista.
Desde luego, es cierto que se produce este efecto Dopplerrelativista, tanto si es el emisor o el receptor de la onda elque se encuentra en movimiento. Y los cálculos de la RGofrecen resultados satisfactorios.
La falta de sentido semántico viene porque normalmenteestá prohibido tomar como observador relativista a lapropia luz. De ahí que su análisis resulte con pocofundamento lógico y se tenga que recurrir a las consabidasdilataciones temporales.
Aunque al mismo tiempo el efecto Doppler relativista sejustifica como un intercambio de energía, se hace comoconsecuencia de la dilatación temporal en lugar de la razóncorrecta, que es la equivalencia energética debida almovimiento relativo euclidiano.
A pesar de que matemáticamente la Relatividad General seacorrecta, aunque solo localmente; no se debería admitir unacomplejidad tan enorme y con una pérdida artificial de lanoción intuitiva de la realidad física sin buscar alternativas másrazonables de acuerdo con la navaja de Occam.
Relativizar el tiempo y el espacio es igual a destruir susconceptos naturales, tan naturales como que están inmersosen la propia concepción de la vida que todos tenemos. Seráprecioso para películas de viajes en el tiempo, pero para eltrabajo científico de las neuronas es poco menos que suicida.
En definitiva, tenemos dos teorías científicas incompatibles, la
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Relatividad General y la Física Global, que explican las famosastres predicciones. Sólo me falta escuchar que lo bueno será elpunto medio, no, no..., por favor, no, ¡nunca! El teorema delpunto medio se puede entender como un hecho normal, ¡Peronunca como un argumento científico!
¡Además, la Teoría de la Relatividad es incompatiblecon la Mecánica Cuántica!
Ahora bien,
¡La Física Global incluyela Dinámica Global y la Mecánica Global!
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III.c) Las teorías de Einstein y la paradoja de losgemelos
En un libro de física donde se explica la paradoja de losgemelos, al final se dice: "... Lo que ocurrió fue que las aceleracionesde A alteraron sus procesos biológicos y, aplicando las conclusiones de larelatividad general en el caso de relojes acelerados, encontramos que a suregreso A es más joven que B..."
Aunque fuese cierto, cosa improbable porque no deja de serun ejemplo imposible e imaginario, no significaría nadarespecto a la supuesta relatividad del tiempo.
Veamos uncontraejemplo,tenemos dostrozos de maderaidénticos, uno deellos lo dejamossin mover y otrolo arrastramos agran velocidadpor el suelo yvolvemos al lugarde origendespués de unos
cuantos kilómetros.
Seguramente ahora haya diferencia entre la "edad" de los dostrozos de madera. Yo lo siento, pero no veo ningunaalteración del tiempo.
Lo mismo ocurriría con la paradoja de los gemelos, uno de
Gemelos perplejos
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ellos sufriría el efecto de la velocidad con alteraciones en sumasa y siguiendo con el ejemplo, totalmente irreal,seguramente su metabolismo se podría alterar de forma quepodría envejecer rápidamente (en lugar de morir de laemoción).
Ahora bien, sigo sin ver ninguna demostración sobre cambiosen la velocidad del tiempo como afirman las teorías deEinstein. Todos sabemos que existen animales con unmetabolismo mucho más rápido que el nuestro y no pensamosque vivan en un mundo paralelo ni nada parecido.
Resumiendo, aunque en última instancia pueda ser un ejemplocorrecto, la paradoja de los gemelos plantea tres problemasimportantes al método científico. El primero ya citado que esun ejemplo matemático e irreal sobre aspectos vitales fuera desu contexto normal. El segundo, porque siguiendo la Teoría dela Relatividad Especial utiliza un lenguaje forzado y lleno deconnotaciones técnicas mezcladas con el lenguaje popular.
Finalmente, el tercer problema de la paradoja de los gemelos esque, debido a que la interrelación de los dos primeros apuralos límites de la capacidad del cerebro humano, el sentidocomún se encuentra limitado artificialmente. En otraspalabras, ¿Por qué no se buscó otro ejemplo o experimento mental queno tuviera tantos inconvenientes?
El tema me parece muy simple, siempre y cuando podamosintercambiar un gemelo por otro (supongo que esa es la ideade llamarse paradoja de los gemelos), si no hay nada que loimpida (como en el supuesto de la Relatividad Especial), nuncauno puede ser mayor que otro. Y, desde luego, no hace faltaninguna ayuda de las matemáticas para este razonamiento tansimple y tan inmediato.
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Explicaciones metafóricas donde la metáfora es la pruebaen sí misma
La famosa parábola de los gemelos es uno de los ejemplosparadójicos que más se utilizan o más conocidos paradescribir las teorías de Einstein y que más problemasplantean al método científico, puesto que es unexperimento mental totalmente teórico e impracticable.
La paradoja de los gemelos es una contradicción intrínsecaa la relatividad del tiempo que no tiene solución sino seaplica la Relatividad General (RG). Es decir, creando sistemasde referencia privilegiados para poder discriminar quégemelo se mueve o se acelera más, es justo lo contrario delo que se entiende por relatividad pura.
Además, la RE siempre será un caso especial de la RG,luego la solución debería estar presente en la primera teoríade Einstein.
De hecho, la RG en muchos aspectos dice justo locontrario que la RE; así, con definiciones a medida y conuna u otra se acaba explicando casi todo lo real y todo loimaginario.
Las teorías de Einstein suponen un conjunto de ideas quefuncionan. Que funcionan porque realmente incluyen lasreglas matemáticas de la naturaleza, no puede ser de otraforma. Ahora bien, el aparato matemático cuando no ocultalas leyes físicas las desnaturaliza totalmente.
Cuando he preguntado a auténticos expertos ¿por qué la luz sedesvía el doble con la relatividad que con la Ley de la Gravedad
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de Newton? nadie me ha dado ninguna razón que no fueramatemática. Será que casi nadie o nadie conocen el significadofísico de las ecuaciones de campo y sus operaciones para estecaso.
Asimismo, eso no quita para que las teorías de Einstein nocometan algún que otro error importante y que, en conjunto,supongan una rémora importante en la actualidad para eldesarrollo de la ciencia en esta materia.
También funcionaba la teoría de Tolomeo respecto algeocentrismo terráqueo, hasta que dejó de funcionar. Lasteorías de Einstein significan no ya una vuelta al geocentrismoseñalado, sino una acentuación en esa línea, ya que otorgan elprivilegio de ser el centro del universo a cualquier punto opartícula que denomina observador.
Ahora bien, en la práctica, la Teoría de la Relatividad General(RG) crea un sistema de referencia privilegiado al situar en lageometría del espacio-tiempo la masa y su efecto gravitatorio;aunque se siga invirtiendo la definición de gravedad respecto ala dicotomía matemáticas-física, para desgracia de la filosofía.
Para acabar este libro, un poco de prosa poética. Además delos gemelos inocentes de la paradoja mental, existen elementosparticulares que a mi entender ellos mismos quieren retirarsepor no encontrarse a gusto, me refiero a:
El furioso amor.
Atormentado por las quiméricas ecuaciones. ¡Me hacomentado que con la mía está encantado!
La relatividad del tiempo y del espacio.
Una cosa es relativizar el tiempo un poquito, como podríaser en el hipotético caso del enanito rojo venusiano y otra,
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los cambalaches tan brutales que sufre el pobre mesónantes de desintegrarse, ¡a pesar de su corta vida media!
Continuando con el mesón, éste también debe tener ojosde águila porque ve cada metro como casi dieciséis de losnormales.
En definitiva, las matemáticas son una herramienta paraexplicar la realidad, pero alterar la realidad hastadeterminados extremos para explicar las matemáticas, meparece que ni el enano mesón lo entiende muy bien.
El observador ignorante.
Un observador querría ser por lo menos tan inteligentecomo seamos capaces de crearlo.
La pálida luz.
Debilitada por el brillo de las constantes del aburrimiento.
La triste gravedad.
Encerrada en la imaginaria torre del espacio-tiempomatemático.
La ciencia.
Que siente la gravedad del distanciamiento medioambiental entre el conocimiento científico y suentendimiento básico por la sociedad.
La equivalencia.
Que se siente injustamente limitada y exagerada, ¡Según semire, se piense o se palpe!
De todas formas, no parece una simple tarea el convencer delos errores de las teorías de Einstein para borrarlas del mapa,incluso en el caso de que estuviesen verdaderamente
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equivocadas.
Con el paso del tiempo se hace más arduo, pero al mismotiempo se denota que el tiempo no es tan relativo comomuchos seres vivos desearían.
¡Tiempo al tiempo!
* * *
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♦Cuando Pollwick acaba el libro relativo,
le dice a Don Magufo:
–¿Por qué no vamos corriendo y se lo decimos a MªJosé?–
Éste le responde:
–Bueno, pero ya sabes lo que pasócuando le contamos que habías descubierto
que si los hombres son mamíferos, las mujeres son pollíferas.–
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