No todo es relativo

"Todo es relativo". Esta es una frase que se suele atribuir a Einstein, debido a que fue el creador de las teorías conocidas como Relatividad Especial y Relatividad General. Y sin embargo, Einstein nunca dijo tal cosa. Es más, nunca podría haber dicho tal cosa, pues la Relatividad se basa precisamente en lo contrario: la velocidad de la luz en el vacío es absoluta.

¿Y por qué se llama así? Para entenderlo hay que remontarse bastante atrás en el tiempo, hasta la época de Galileo. Él fue el primero en postular un principio de relatividad, al que se le llama Relatividad de Galileo. Según este principio, se puede escoger cualquier sistema de referencia que se mueva de forma rectilínea y a velocidad constante, y suponer que esá en reposo, sin que las leyes físicas varíen, aplicando la llamada transformación de Galileo. A un sistema de referencia así se le denomina inercial.

¿Qué quiere decir esto? Supongamos que vamos en un tren, en línea recta y con velocidad constante (un buen tren, que no traquetee). A la hora de hacer cualquier observación o experimento (por ejemplo, lanzar un objeto en una dirección y ver qué ocurre), podemos establecer como sistema de referencia el tren. En este sistema, nosotros estaríamos en reposo, al igual que los asientos, las ventanillas, y el resto del tren. Los árboles, la tierra, caminos, carreteras, en resumen, todo el exterior, estaría en movimiento con respecto a nuestro sistema de referencia. Pero podemos escoger como referencia, un punto en la tierra. En este sistema, nosotros, los asientos, el tren, seríamos los que nos movemos, mientras que la tierra y los árboles, están en reposo. Según este principio de relatividad de Galileo, no importa qué referencia escojamos. Cualquier observación, cálculo o experimento físico, tendrá el mismo resultado.

Una aplicación práctica de este principio son los túneles de viento empleados para probar la aerodinámica de un vehículo. No importa si no hace viento y movemos el vehículo a 100 km/h, o si tenemos el vehículo en reposo y le dirigimos un chorro de aire a 100 km/h. El resultado es el mismo (y es mucho más cómodo y seguro tener el vehículo quieto).

Y es que este principio se basa en algo que todos conocemos de forma más o menos intuitiva. La velocidad es relativa. No podemos definir la velocidad de un cuerpo de forma absoluta, sino que siempre necesitamos un punto de referencia para hacerlo. En nuestra vida cotidiana, ese punto de referencia suele ser la Tierra, pero recordemos que nuestro planeta no está quieto, sino que gira sobre sí mismo y se mueve alrededor del Sol. Además, el Sol tampoco está quieto, sino que se mueve alrededor del centro de nuestra galaxia. Y nuestra Vía Láctea también se mueve a su vez.

Sin embargo, cuando se comenzó a comprender la naturaleza del electromagnetismo, y se crearon las famosas ecuaciones de Maxwell, se vio que este principio no se cumplía. Las ondas electromagnéticas parecían viajar a la misma velocidad, independientemente de la velocidad del observador. Si la relatividad de Galileo fuera correcta, un observador mediría una velocidad diferente de las ondas electromagnéticas, dependiendo de su propia velocidad, al igual que ocurre cuando vamos en coche. Si por ejemplo, viajamos a 90 km/h y un coche nos adelanta a 120 km/h, el otro coche se mueve a 30 km/h con respecto a nosotros. Pero con las ondas electromagnéticas no sucedía así. En el ejemplo del coche, imaginamos que aunque el otro coche viaje a 120 km/h (respecto a la carretera) y nosotros a 90 km/h, midiéramos su velocidad en 120 km/h con respecto a nosotros.

Lorentz fue uno de los primeros en postular que la velocidad de la luz era absoluta, y por tanto, el tiempo y el espacio se "deforman" con la velocidad del observador, creando su famosa transformación de Lorentz, que ya he comentado en los dos envíos anteriores. Pero necesitaba recurrir a la existencia de algo llamado éter: una sustancia estacionaria que llenaba todo el espacio, y en el que se propagaban las ondas electromagnéticas.

Experimentos posteriores demostraron que no podía existir algo como el éter, y Einstein reformuló esa teoría para adecuarla a este hecho.

Originalmente, la teoría que formuló Einstein se llamaba "Teoría de los Invariantes", pues postulaba más o menos lo mismo que la relatividad de Galileo: que las leyes de la física son invariantes en diferentes sistemas de referencia inerciales. La única diferencia importante, es que no se utiliza la transformación de Galileo para pasar de un sistema de referencia a otro, sino la transformación de Lorentz. Parece ser que el nombre de Teoría de la Relatividad fue propuesto por Planck, para resaltar el hecho de que las leyes de la física permanecían invariantes, para observadores moviendose relativamente entre sí. También se puede pensar que el termino relatividad se refiere a que el tiempo y el espacio son relativos (dependen de nuestra velocidad).

Así pues, la Teoría de la Relatividad, lo que dice precisamente es que "no todo es relativo". La velocidad de la luz en el vacío es absoluta.