CRITICA DE LIBROS

ORGENES, DESARROLLO YRECEPCION

DE LA RELATIVIDAD MIGUEL FEBRERO MELGAR

Oviedo

finales del siglo XIX la Fsica se encon-traba en una difcil situacin. Pareca im-posible acoplar dentro del marco newto-niano, sin romper su coherencia, aque-llos supuestos que se precisaban para proporcionar una adecuada explicacin de los fenmenos de campo. Uno de los

aspectos ms conflictivos giraba en torno al hecho de que la teora clsica, que proporcionaba descripciones adecuadas del movimiento de los planetas o de las inter-acciones entre fluidos elctricos basndose para ello en el postulado de que las fuerzas variaban segn el cua-drado de la distancia que separaba a la sustancias y esta-ban sobre la lnea de unin de stas, era incapaz de in-corporar a este esquema experiencias como las de Oers-ted, Faraday o Rowland sin sufrir, al mismo tiempo, pro-fundas transformaciones, ya que stas experiencias pare-can sugerir la presencia de fuerzas perpendiculares a las lneas de unin de los fluidos y dependientes ademas de la velocidad de stos (Rowland). Se abra as una grieta en el cuerpo de la Fsica cuya consecuencia ms inmedia-ta era que sta proporcionaba ahora dos imgenes de la realidad no conciliables: la que se desprenda de la Fsica de Newton y aquella otra que sugeran los nuevos fen-menos de campo. Grieta que fue imposible cerrar y que, por el contrario, se hizo cada vez ms insalvable a medi-da que se desarrollaba la teora electromagntica. La vi-sin unitaria inicial se escindi de este modo en dos. Una afectaba a los fenmenos mecnicos y la otra a los electromagnticos y a la ptica. La primera contena ac-ciones instantneas a distancia y en la segunda stas se transmitan con velocidad finita de un punto a otro con-tiguo. Las leyes de una eran invariantes respecto a las transformaciones de Galileo, las de la otra no. Y en am-bas haba dificultades internas que hacan muy difcil su desarrollo posterior. La dualidad de imgenes era pertur-

badora y se deseaba una reduccin. Pero, cmo explicar desde las ideas de campo el movimiento de los planetas.'', o cmo explicar con la teora de Newton las experien-cias de Oersted?.

El edificio, construido con tanto trabajo y esfuerzo y en opinin de muchos cientficos, ya casi conclui-do amenazaba con derrumbarse. Cmo proceder.'*. Sugera la situacin que las dificultades posiblemente fuesen la consecuencia inevitable de la inadecuacin de los principios de los que se haba partido?. De ser as habra que proceder a una crtica exhaustiva de los con-ceptos tradicionales que, de modo sutil e inapreciable, impregnaban el ambiente y con los que se entretejan casi inconscientemente los parmetros de comprensin. Y entonces ya no se tratara slo de examinar todo el es-quema de interpretacin de la realidad para buscar aque-llos conceptos y aquellos axiomas de los que era preciso

"desprenderse para formular, en su lugar, otros nuevos y adecuados sino que habra que proceder, ms profunda-mente, a la sustitucin del mismo esquema. Entonces no sera tampoco slo cuestin de modificar las ideas sobre el espacio, el tiempo, los sistemas de coordenadas, la masa, la cantidad de movimiento, la fuerza, e t c . , sino que, aqu tambin, habra que proceder al anlisis del significado que se estaba dando a los instrumentos de medida, a la propia medida, a los experimentos, a las hiptesis, a la contrastacin, etc., construyendo adems de una nueva teora cientfica, con todo lo que esto su-pona, una teora de la ciencia que estuviese vinculada a ella.

De estudiar cmo se produjo sto, qu gnesis histrica tuvo, cmo se desarroll y cmo lo recibi la comunidad cientfica se encarga J.M. Snchez Ron en su libro

1923). En l puede verse con claridad, sobre todo, la lnea conductora del pensamiento de Einstein desde la gestacin de la Relatividad Especial hasta el intento de una generalizacin que pudiese llevarle al establecimien-to de una teora de campos, y esto tanto en el plano de la Fsica como en el de la gnoseologa. Es pues un libro que se refiere a Einstein y a las ideas de Einstein y en el cual se analiza con rigor, demostrando un profundo co-nocimiento del tema, cmo ste postula: 1 que la velocidad de la luz en el vaco es la misma en todos los sistemas de coordenadas en movimiento uniforme relativo y 2 que las leyes de la naturaleza son las mismas en todos ios sistemas de coordenadas en movimiento uni-forme relativo, para proceder a continuacin, desde ah, a una crtica es-tricta (quiz animado por los trabajos previos de Hume y Mach) del concepto clsico de tiempo, concepto que su-pona un nico reloj y un nico fluir para todo el uni-verso. Porque si dos sucesos simultneos en un sistema de coordenadas pueden no serlo en otro cmo decir lo que tiene lugar antes y lo que tiene lugar despus. Y, entonces, por qu creer en un flujo absoluto del tiempo.'', por qu creer en distancias inalterables.'', por qu no explicar la _pertinaz constancia de la velocidad de la luz por cambios en los ritmos de los relojes y en las longitudes de las barras cuando estn en movimiento.''. El punto de partida es pues, como se sabe, el estableci-miento de la imposibilidad operacional de determinar la simultaneidad de dos sucesos cuando stos tienen lugar en dos sistemas que estn en movimiento relativo. A partir de este momento Einstein obtiene todos los resul-tados de su artculo de una manera estrictamente lgica utilizando como base los dos postulados y la definicin de simultaneidad (pg. 79).

La discutida cuestin de la influencia que los experi-mentos de Michelson pudieron tener en la relatividad einsteniana, los enfoques diversos que se hacen de la problemtica de Lorentz, Poincare y Einstein, el anlisis minucioso del documento relativista de Einstein de 1905 sobre la electrodinmica de los cuerpos en movimiento y el rastreo de su gnesis histrica son, como all se dice, algunos de los momentos en los que el autor manifiesta una posicin ms original y a travs de los cuales es fcil imaginarse el ingente trabajo realizado que ahora se nos ofrece en un libro, salpicado de trminos lakatianos, que cabra calificar de apasionante desde el principio hasta el final.

Parece sorprendente en cierto modo que, a pesar del impacto y de la influencia que la teora de la relativi-dad lleg a tener, y no slo en la comunidad cientfica, sino tambin a nivel popular, en un primer momento fuese recibida como se sabe con el escepticismo y con el silencio. Snchez Ron estudia all como en Esta-dos Unidos y en Inglaterra apenas tuvo respuesta y como en Francia esta fue el silencio ms absoluto: es extremadamente difcil encontrar, dice S. Ron, mencin alguna al nombre de Einstein, en lo que al contexto de la relatividad especial se refiere, antes de la visita que reali-z a Francia en 1910 (pg. 96). Slo en un pas, Alema-nia, la teora fue, entre 1905 y 1911 'discutida, analizada y desarrollada en mayor o menor grado'...y ...'sin el es-fuerzo y la colaboracin de Max Planck principalmente y

de Max von Laue y Jakob Laub es muy posible que el establecimiento definitivo de la relatividad especial se hubiese demorado un buen nmero de aos (pg. 101).

Por lo que a la interpretacin fsica respecta Snchez Ron diferencia tres corrientes:

P la de aqullos que captaron su significado de teora de principios (utilizando la expresin de Einstein), de ci-nemtica previa a cualquier dinmica especfica y aqu hay que incluir a Planck, a Klein, a Minkowski y sobre todo al propio Einstein.

2^ la de aqullos que vieron en ella una mera parte de la electrodinmica como por ejemplo Abraham, Wittaker y ya con posterioridad Bunge, y

3 ^ la de los que creyeron que se trataba de una teora mecanicista (Sommerfeld).

Consideracin aparte le merece al autor el hecho de si el primer postulado, el de la constancia de la velocidad de la luz, es o no imprescindible para obtener las trans-formaciones de Lorentz. La contestacin a esta pregunta es, como Woidemar von Ignatowsky demostr en 1909 y en 1910, que en efecto se pueden obtener sin hacer ninguna referencia a la teora electromagntica o a la propagacin de la luz si uno parte de la teora de grupos continuos de Lie. Esto lo_ presenta Snchez Ron como un xito de los positivistas (P. Frank, J. Petzold, A. Lanripa) empeados en compatibilizar la teora de Einstein con la relatividad episteniolgica de Mach, que conseguiran as eliminar o trivializar al menos este absoluto de la teo-ra... poniendo de manifiesto cmo la Filosofa puede lle-gar a ser operativa en el desarrollo aparentemente inter-no de las teoras fsicas (pg. 124). Como resultado de lo anterior la relatividad especial puede considerarse perfectamente como una consecuencia de la estructura geomtrica del espacio-tiempo (pg. 119).

El prrafo anterior contiene una referencia explcita a una persona que, como muy bien se encarga de relatar S. Ron, tuvo, gracias a su prodigiosa mente geomtrica, una importancia decisiva en la interpretacin final de la teora. Nos referimos a Minkowski. Partiendo de un fa-moso artculo que Poincare haba publicado en 1906 en el Rendiconti del Crculo Matemtico di Palermo, dice el autor, Minkowski percibe que las transformaciones de Lorentz pueden interpretarse como rotaciones en el espa-cio (x, y, z, ict) y que los invariantes se pueden interpre-tar ah como distancias (pg. 141)... llegando as a la idea de un espacio cuadridimensional que llena el mundo absoluto espacio-temporal... Qu estatus ontolgico debera otorgrsele a ese espacio.'. Minkowski concluye que en cierto sentido... el mundo es una variedad eucli-deana cuadridimensional y en consecuencia adjudica a la geometra un estatus de realidad fsica que la sita en una posicin prioritaria por respecto a la fsica, tomando por tanto ese espacio cuadridimensional su fuerza no de la f-sica experimental sino de las matemticas.

A partir del captulo 6 comienza Snchez Ron una presentacin detallada de los caminos tortuosos por los que Einstein transit cuando elabor la relatividad gene-

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EL BASILISCO, nmero 13, noviembre 1981-junio 1982, www.fgbueno.es

ral y comienza quizs tambin la parte del libro ms dif-cil para el lector no demasiado introducido en el tema. La complicada transicin desde la relatividad especial a la general la presenta el autor en dos planos diferentes;

uno gnoseolgico, provocado por la evolucin perso-nal del propio Einstein que pasa de intentar reducir toda la fsica a la mecnica (con el fin de solucionar los pro-blemas a los que hacamos referencia al comienzo de esta resea) y en este sentido el concepto de campo debera ser eliminado de la ciencia a una posicin que defiende en la relatividad general y que se podra resumir dicien-do que ahora el concepto de campo es el concepto fun-damental de la fsica (pg. 152). Y

el otro gentico. La relatividad general sera as el resultado de un febril trabajo realizado en el perodo aproximado entre 1880 y 1911 en torno a los problemas suscitados por el tratamiento cuantitativo de los fenme-nos gravitacionales, actividad encaminada incluso hacia la reformulacin de la ley de la gravitacin universal de Newton (pg. 177). .

Cul era la razn de tanto esfuerzo?. Resumiendo mucho la situacin, y an corriendo el riesgo que toda simplificacin entraa, podramos decir que despus de la relatividad especial muchos de los problemas haban sido satisfactoriamente resueltos. El ter ya no era una dificultad y tanto las leyes mecnicas como las electro-magnticas eran invariantes respecto a la transformacin de Lorentz en los sistemas inerciales. Pero dnde estn estos sistemas.''. Desde un punto de vista operatorio la contestacin nos devuelve a la situacin de partida: un sistema ser inercial si en l se cumplen las leyes de la naturaleza. No parece posible la determinacin de un sistema semejante. Tenemos unas leyes vlidas para todo sistema inercial pero no sabemos cmo hallar ese siste-ma. Se puede avanzar una salida a esta situacin por me-dio de la siguiente pregunta: no es posible formular las leyes de tal modo que se cumplan en cualquier sistema de coordenadas.-*. La clave que permitira a Einstein una adecuada contestacin estaba, segn l mismo confes repetidamente, en el principio de equivalencia: es impo-sible distinguir un sistema inercial en un campo gravita-torio de un sistema inercial acelerado en un espacio libre de gravedad. Y es aqu, en este contexto, donde la proporcionalidad entre las masas gravitacional e iner-cial juega su papel esencial. Un aspecto que para la Fsi-ca clsica haba pasado desapercibido fue para Einstein el hilo conductor irrenunciable que le permitira finalmente coronar con xito su programa de investigacin. C-mo lleg Einstein a deducir que la gravitacin curva el espacio-tiempo.'* A qu conclusiones lleg cuando se plante el problema del disco que gira uniformemente?. A travs de stas y de otras preguntas semejantes, Snchez Ron recorre los caminos que llevaron a Einstein desde la teora que en 1913 elaborara con Grossmann hasta noviembre de 1915 mes decisivo en el desarrollo de la relatividad general... y en el cual, en tres sesiones consecutivas de la Academia Prusiana de Ciencias los das 4, 11 y 18Einstein presenta dos nuevas teoras... que le conduciran casi inmediatamente a la relatividad general que comunicaba a la Academia en la sesin del da 25.

Es sin duda el libro de Snchez Ron un libro inteli-gente que viene a cubrir en parte el hueco que existe en nuestra bibliografa, muy escasa en trabajos que expli-quen de manera satisfactoria y documentada, como aqu se hace, el proceso de gestacin de una de las grandes teoras de nuestro siglo. Por esta' razn sera ya una buena contribucin. Pero lo es tambin porque, con res-pecto a los libros que sobre esta materia estn publica-dos en lengua castellana, presenta bastantes aspectos ori-ginales. Entre stos se podran considerar (aparte de los que hemos ido recogiendo ya a lo largo de la resea):

las observaciones que se hacen sobre la influencia que las enseanzas epistemolgicas y metodolgicas derivadas de la relatividad tuvieron en los miembros del Crculo de Viena, en el operacionismo y en Popper.

las referencias a las posibles influencias de otros auto-res en Einstein. Aqu se incorpora, a las clsicas de Hu-me y Mach, como digno de consideracin a Helmholtz que dedicaba la mitad del volumen introductorio de sus Lecciones de Fsica Terica a temas tales como: Filosofa y ciencia, crtica de la antigua lgica, conceptos y su ex-presin, hiptesis como bases para las leyes, ...un enfo-que de marcado cariz epistemolgico... prestando muy poca atencin a la experimentacin... sin prcticamente ninguna referencia a los experimentos (pg. 60). La obra de Einstein, no experimental, parece en efecto afir-mar este supuesto.

la inclusin de artculos y cartas de la poca no tradu-cidos hasta ahora, etc . .

Estamos pues ante un trabajo importante, de sntesis en algunas partes y de creacin en otras, referencia ya imprescindible para todo aquel que quiera avanzar o pro-fundizar en los temas que trata.

De sus aspectos externos habra que decir que su propia gnesis naci como una versin ampliada de unos cursos de doctorado ha condicionado su estructu-ra y que a pesar del esfuerzo de redaccin ulterior la lectura de ciertos pasajes, que cuantificamos como mni-mos en el conjunto total del libro, resulta algo difcil y pesada. Por lo dems parece necesario felicitar al Depar-tamento de Fsica Terica de la Universidad Autnoma de Barcelona y en concreto a Manuel Garca Doncel, profesor de Historia y Epistemologa de la Fsica por esta iniciativa de intentar difundir aquellos documentos y trabajos que como en el caso que nos ocupa son de enorme inters tanto para los cientficos que realizan in-vestigacin de punta como para todos aquellos docentes, filsofos y hombres cultos que deseen captar en su ger-men ciertas revoluciones culturales de su tiempo. Parti-cipamos con ellos en la idea de que los estudios y las re-flexiones sobre las ciencias en su gnesis histrica y sobre todos aquellos aspectos que se podran englobar bajo la denominacin, en sentido amplio, de teora de la ciencia son hoy da imprescindibles tanto para los cient-ficos tericos como para los experimentales porque ya no se puede participar ingenuamente de la idea de que la existencia de las leyes fsicas y la verdad de las teoras son algo evidente, como permanentemente se proponde a hacernos creer, sino algo problemtico.

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