Interpretaciones
Personales.
(Primera versión:
30 de abril de 2000
Última
modificación: 30 de marzo de 2003)
En esta página espero volcar con claridad
mi análisis personal acerca de la Teoría Especial de la
Relatividad. Y para proceder de forma ordenada empezaré
resaltando aquellos puntos experimentales, teóricos o
conceptuales que creo más significativos, dentro del marco en
que fue concebida y se emplea la RE.
Algunos de estos puntos pueden parecer no
conectados entre sí, en un primer vistazo, y otros son
necesariamente controversiales y sujetos a discusión. Soy, por
lo tanto, absolutamente conciente de que mi análisis puede ser
equivocado, pero al menos satisface mi propia necesidad de
intentar entender los fundamentos del mundo físico en que
vivimos.
En primera instancia quiero señalar y
argumentar a favor de algunos resultados experimentales que
muchas veces he visto poner en duda para criticar la RE o
plantear alternativas no fundamentadas:
- El Experimento de Michelson-Morley es
concluyente. No hay dudas razonables con respecto al
resultado negativo del mismo. Este experimento fue
realizado innumerable cantidad de veces por diferentes
experimentadores. Y Michelson era un experimentador de primerísima
línea (tanto en honestidad como en calidad de medición).
- La velocidad de las ondas
electromagnéticas no dependen ni de la fuente, ni de la
energía (longitud de onda) de las mismas. En este caso,
además de numerosas experiencias de laboratorio existe
una fuente de datos inobjetable: Las explosiones de
Supernovas en galaxias lejanas.
Estas explosiones son fenómenos casi
instantáneos para la escala de tiempos del universo. Si
las diferentes longitudes de ondas se desplazaran a
diferentes velocidades, nos alcanzarían a diferentes
tiempos y se observarían diferentes colores a lo largo
de la explosión. Esto no ocurre. Por el contrario, todas
las longitudes de ondas llegan simultáneamente al
observador. Este resultado es concluyente.
Si la velocidad de las ondas
dependiera de la velocidad de la fuente, resultaría que
durante la explosión, las diferentes partes de la
estrella emitirían su señal a diferentes velocidades
hacia nosotros (como ejemplo, y como resultado de la
rotación solar, las diferentes partes de la superficie
del Sol tienen una componente de velocidad diferente
hacia la Tierra). Sin involucrar las velocidades propias
de la explosión. Alcanza con considerar las velocidades
normales de rotación de los cuerpos celestes.
Diferencias de tan solo 0.000001 de la velocidad de la
luz (la velocidad del sonido), se traducen en retardos de
varios años cuando la señal debe atravesar distancia de
10,000,000 años luz. Y se han observado explosiones
de Supernovas en galaxias mucho más lejanas con
duración de unos pocos días. Nuevamente el resultado
es concluyente.
- Hasta donde soy capaz de entender las
fórmulas de la RE (Dilatación del tiempo, contracción
de longitudes y transformación de masa en energía)
describen la naturaleza con asombrosa precisión. Supongo
que nadie duda de la existencia de Bombas Atómicas.
Sin embargo, también quiero destacar que:
- Fórmulas exactas no implican,
necesariamente, teorías correctas. A modo de ejemplo.
- Los eclipses eran predichos
con razonable eficiencia empleando un modelo geo-céntrico de universo
- La Teoría de la Evolución
fue muy anterior al descubrimiento de lo genes.
- La teoría corpuscular de la
luz, de Newton, tardó mucho en ser derrotada en
favor de la teoría ondulatoria. Y actualmente se
acepta que las ondas electromagnéticas pueden
comportarse como corpúsculos.
- Las leyes de los gases se
descubrieron sin una teoría adecuada para
describir su naturaleza íntima.
- etc, etc.
- Desde mi propio punto de vista,
resulta increíblemente significativo que el límite
máximo aparente para la velocidad de los sistemas
materiales, sea la velocidad de las ondas
electromagnéticas. La RE plantea este punto como
postulado y por lo tanto no lo demuestra. Son los
experimentos los que permiten "comprobar" que
las partículas no pueden superar la velocidad
"c".
Este límite
estaría indicando (nuevamente desde mi propia óptica)
que existe una conexión muy profunda entre ondas
electromagnéticas y partículas. Si fueran cosas
diferentes, no habría motivos lógicos para la
coincidencia de "c" con el valor límite de
velocidad para las partículas. Como desarrollé en la
página de velocidades límite, una piedra (o un avión) puede moverse
más rápido que el sonido pero un conjunto de moléculas
de aire no puede.
Por supuesto en la Teoría
Cuántica se ha desarrollado extensamente el tema de la
dualidad onda-partícula. Mi llamado de atención en este
punto es el de que la RE también establece un lazo
notablemente fuerte (más fuerte, desde mi propio punto
de vista) entre ambos fenómenos.
- Einstein, en su desarrollo de la RE, sólo aceptó como demostrada
experimentalmente la constancia de la velocidad de la luz
en recorridos de ida y vuelta (velocidad promedio). La
igualdad de tiempos entre la ida y la vuelta es un
postulado, sin demostración experimental, necesario para
establecer el mecanismo de sincronismo entre relojes
distantes.
- No se ha demostrado experimentalmente
la constancia de "c" en recorridos de Ida o de
Vuelta independientemente. Los pocos datos experimentales
en este sentido (el método de Roemer con las lunas de
Júpiter o la aberración estelar de Bradley) no tienen
la precisión necesaria para ser concluyentes.
- La anisotropía del fondo cósmico de
microondas (CMB) indica un desplazamiento del sistema
solar a unos cientos de km/seg con respecto al
increíblemente homogéneo fondo de radiación cósmica,
atribuido a la radiación remanente del Big-Bang. Pese a
la opinión de los defensores de la RE, este dato parece
estar en contra de la no existencia de sistemas
privilegiados postulada en la Relatividad Especial.
Después de todo este dipolo de anisotropía permite
establecer un desplazamiento absoluto de la Tierra con
respecto a su entorno, empleando ondas
electromagnéticas. Y éste era el objetivo de la fallida
medición de Michelson-Morley. La diferencia radica en
que el dipolo de anisotropía se atribuye a efecto
Doppler (fenómeno unidireccional, que no requiere
mediciones de Ida y Vuelta) y la medición de
Michelson-Morley emplea recorridos de Ida y Vuelta del
rayo luminoso. (Conviene contrastar este punto con lo
expresado en los dos puntos precedentes).
- Para aceptar la Paradoja de los
Gemelos o el postulado de
la constancia de la velocidad de la luz que le da origen,
es necesario renunciar a la lógica fundamental. Para
justificar este punto, suele decirse que el universo no
necesita amoldarse a nuestra lógica. Este último puede
ser un argumento válido (aunque nuestra lógica
se desarrolla en nuestro Universo) pero quiero
destacar en este punto, que quien acepta el postulado de
que la luz se mueve a 300,000 km/seg con respecto a todos
los sistemas inerciales acepta que el mismo rayo de
luz que se mueve a 300,000 km/seg con respecto a un
sistema cualquiera, también se mueve a la misma
velocidad con respecto a otro sistema que se desplace a
200,000 km/seg con respecto al primero. Esto es
algo así como afirmar que un automóvil que viaja a 100
km/h con respecto a un vehículo detenido, también se
desplaza a 100 km/h con respecto a otro vehículo que
viaja a 90 km/h (en cualquier dirección).
Esta es toda la dificultad de la RE. Una vez
que uno acepta esta afirmación, el resto es pura
matemática de escuela secundaria. Pero una vez que
uno concede validez a este postulado, acepta todas las
contravenciones a la lógica que derivan de él.
- La RE ha generado (y genera) una
cantidad de opiniones de científicos (y librepensadores
no científicos) en su contra. Además de muchas
publicaciones y libros, la Web da cuenta de
numerosas alternativas propuestas para superar las
deficiencias lógicas de la RE. Esto no demuestra que
Einstein estaba equivocado. Sólo indica que sus conceptos
son muy difíciles de aceptar para mucha gente.
- Si bien se acepta que la dilatación
del tiempo y la contracción de longitudes son aparentes,
se acepta que la equivalencia masa energía es real.
Dado que ambos juegos de fórmulas derivan de los mismos
postulados, no es esto una contradicción?. No estoy
hablando sólo de los sistemas en que se conoce la
historia de aceleraciones (como en los aceleradores de
partículas). En los fenómenos de formación de pares
(partícula-antipartícula) el cambio se acepta como real.
O no?.
- Para la derivación de las transformadas de Lorentz
(corazón de la Relatividad Especial para trasladar las lecturas de
longitudes y tiempos medidos en un sistema en reposo a otro sistema
que se mueve a velocidad uniforme con respecto al sistema en reposo) se
puede asumir que el reposo es verdadero o aparente y el resultado
matemático es exactamente el mismo.
Sumando todos los puntos anteriores, las
preguntas básicas que llevaron a mi propio análisis de la RE, son
las siguientes:
- Es posible desarrollar una teoría que
conduzca a las mismas fórmulas de transformación de la
RE, pero sin sus contradicciones lógicas?.
- Es posible hallar una conexión
profunda entre ondas y partículas compatible con las
fórmulas de la RE y que permite "entender" el
límite de velocidades para los sistemas materiales?.
Para poder responder (responderme) a estas preguntas
comencé por desmenuzar los conceptos y definiciones empleados
por Einstein en sus desarrollos. Y en base a estos análisis me
convencí de los siguientes puntos.
- Todas las mediciones precisas de la
velocidad de las ondas electromagnéticas se realizan
mediante recorridos de ida y vuelta. El experimento de
Michelson-Morley, cae dentro de esta categoría: compara
los promedios de ida y vuelta en una dirección con los
promedios de ida y vuelta en una dirección perpendicular
a la primera.
- Casi todas las interacciones
habituales también implican recorridos de ida y vuelta.
Ejemplo: cuando acelero una varilla, empujándola desde
un extremo, para que su masa se manifieste a través de
la inercia de la varilla es necesario que todas las
partículas de la varilla se "enteren" de que
la estoy empujando. De este modo la fuerza que aplico
debe recorrer el largo de la varilla y hacerse sentir en
todas sus partículas. Pero para que mi mano (que genera
el impulso) se "entere" de que las partículas
se "enteraron" del impulso, la información
debe retornar. Analizando del mismo modo cualquier otro tipo de
interacciones puede comprobarse que: en todas las
interacciones entre cuerpos, la señal debe realizar un
recorrido de ida y vuelta.
- Einstein aceptó como
ley experimental de la naturaleza la constancia de
"c" para el promedio entre los recorridos de
ida y vuelta.
- La igualdad entre los tiempos para la
ida y para la vuelta de la señal es sólo un postulado
de Einstein para definir un mecanismo de sincronización
entre relojes distantes. Contrariamente a lo que muchos detractores de
la RE afirman, este postulado, aunque arbitrario, es necesario porque los
sistemas físicos interaccionan entre sí respetando este tipo de
sincronismo. Este solo postulado muestra la profundidad del pensamiento de
Einstein, quien comprendió que el sincronismo era la base de la
interacción a distancia.
- Todos los desarrollos de las ecuaciones relativistas
(especialmente los del propio Einstein) comienzan asumiendo que existe un
sistema en reposo donde la velocidad de la luz es c en todas las
direcciones posibles. Después, a partir de los postulados
correspondientes, se demuestra que los demás sistemas inerciales
llegan a las mismas ecuaciones básicas. Pero en ninguna parte se
demuestra que el sistema, tomado inicialmente como en reposo absoluto, no
está en reposo absoluto. En otras palabras, se demuestra que todos
los sistemas inerciales llegan a situaciones equivalente, pero no se
demuestra que no exista el reposo absoluto.
Y, en consecuencia me pregunté: Qué
ocurre si "c" sólo parece constante en
recorridos de Ida y Vuelta?. O, en otras palabras, si el sincronismo es sólo
aparente. Bien, analizando las matemáticas
posteriores de la RE, esta suposición sólo conduce a que los
"parece como si..." y los "realmente sucede
que..." de la RE intercambian los roles en todas las
interacciones que involucren ida y vuelta de las señales. En ese
caso los relojes en movimiento realmente atrasan, las longitudes
realmente se acortan y la masa realmente se transforma en
energía. Y existen sistemas privilegiados. Por otro lado, la
Relatividad pasaría a ser sólo aparente.
Pero cómo puede ser que "c"
sólo parezca ser constante?. La naturaleza estaría jugando
"sucio" para engañarnos e impedir poner de manifiesto
el movimiento absoluto?. De ninguna manera. Sencillamente si
todos los relojes y las longitudes de los sistemas en movimiento
se afectan en la misma proporción, resulta imposible detectar
los cambios con relojes y varillas solidarios al sistema en
movimiento. Y para que todos los relojes y longitudes se afecten
de la misma manera tiene que haber una conexión muy profunda
entre la velocidad de un sistema y la constitución del
sistema.
Y dónde se manifiesta la diferencia entre
este planteo y el realizado en la RE?. Sencillo: En las
interacciones que sólo involucren desplazamientos en un sólo
sentido (No ida y vuelta de la señal, sino sólo ida). Pero las
interacciones en un solo sentido son escasas. O sino, cuando
ocurren, el observador se encuentra en uno sólo de los sistemas
y no puede cambiar al otro para comparar las mediciones.
Sin embargo hay una excepción ya
registrada. El efecto Doppler es una interacción en un
solo sentido. No hace falta devolver la señal para saber que hay
movimiento con respecto a una señal idéntica que nos llega de
todas direcciones. Y eso es lo que pasa con el fondo de
microondas (CMB) que se atribuye a los "ecos" del
Big Bang. Y en este caso existe un dipolo de asimetría
atribuido al efecto Doppler originado por el desplazamiento de la
Tierra a unos cientos de Km/seg con respecto al
"fondo".
Otra manera de poner de manifiesto la
diferencia entre el recorrido de ida y el de vuelta, consiste en
medir la velocidad de la luz en un solo sentido. Esto es de
difícil realización pero concebible. A modo de ejemplo puede
considerarse la medición de la velocidad de la luz empleando dos
ruedas dentadas solidarias y separadas por una distancia
considerable. Este mecanismo, solidario a la tierra, o girando en órbita,
cambiaría su orientación durante la rotación y permitiría analizar los
posibles cambios de "c" con la orientación del eje de las ruedas.
En forma complementaria, en la dirección:
http://www.geocities.com/macpetrol/Ondas_y_Particulas.html
presento el desarrollo de un modelo para las
partículas elementales, las ondas y el "vacío", que resulta
compatible con la lógica cotidiana y emplea osciladores clásicos para mostrar
la forma en que pueden derivarse las ecuaciones relativistas con una velocidad
de la luz que sólo aparenta ser constante.
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