Teoría de la relatividad: el peor nombre para una teoría física

Ah, la teoría de la relatividad. Qué teoría tan sencilla, con un nombre tan transparente y esclarecedor. Es tan fácil exponer en pocas palabras su contenido, que no me resisto a ello:

Todo es relativo.

Y es que, otras teorías guardan sus secretos tras nombres rimbombantes y opacos, como Óptica o Termodinámica (¡si es que hace falta saber griego y todo para entender de qué coj… van!). Pero la relatividad no. Te lo dice bien clarito.

Todo es relativo.

Si has escuchado un golpe mientras leías lo anterior, te diría que ha sido la cabeza de Einstein que se está revolviendo en su tumba. Pero no puedo decirte eso porque Einstein no está enterrado, así que ya me entiendes.

Lo que sí puedo decirte es que la teoría de la relatividad no va de que ‘todo es relativo’. Hoy veremos por qué el nombre de ‘Teoría de la relatividad’ se lleva el premio a peor nombre para una teoría física y, de paso, cómo fue que llegó a tener este nombre.

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Buenos nombres para teorías físicas

Para comenzar, estaría bien destacar un matiz que todo aquel ajeno a la física no suele entender.

Las teorías físicas y sus conceptos tienen nombres que en el día a día se pueden usar de manera distinta.

Peso no es lo mismo que masa. No hago trabajo cuando sostengo algo. Gravedad no es una palabra que usemos para adjetivar ningún conflicto. Cuando estudiamos mecánica no aprendemos nada de coches.

Pero una vez entras en el mundillo y conoces la jerga, todos entendemos a qué nos referimos. Incluso el lector casual de divulgación en física entiende esto. Mas parece ser que la teoría de la relatividad tiene un no se qué, que qué se yo que a todo el mundo despista. Parece que es una ley física que la gente piensa que sirve para violar leyes físicas.

Es verdad que te compro que otras teorías tienen nombres más transparentes. Si sabes algo de etimología, la mitad de lo que escuches en física lo entiendes. Para muestra un botón:

• Cinemática: estudio del movimiento. En griego «kinéin» tiene que ver con movimiento, y por eso cinética química es el estudio de la velocidad en reacciones químicas y, sin ir más lejos, cinematografía significa algo así como «dibujos en movimiento».
• Óptica: estudio de la luz y la visión. Esto todo el mundo lo entiende porque en el día a día se usa igual, pero de nuevo, tiene sus raíces etimológicas en el latín (y a su vez este lo hereda del griego).
• Dinámica: estudio de las causas del movimiento. Esto viene del griego dýnamis, que es ‘fuerza’, ya que la fuerza es la causa de los cambios de movimiento.
• Termodinámica: estudio del calor (‘termo‘) y la energía en tránsito (de ahí que se le añada lo de ‘dinámica’). Y así muchas otras palabras: termómetro, termostato, termorregulación…

Podría seguir sin fin (mecánica, electricidad, magnetismo, electrodinámica, astrofísica, cosmología …). En algunos me tendría que entretener en explicarlos detenidamente (mecánica cuántica, ejem…), pero todos los nombres de teorías físicas que usualmente nos aparecen suelen ser bastante claros (electrodinámica cuántica, ¿quién puede tener dudas con ese?).

Hasta que llega el nombre de Relatividad.

Idas de olla

Entre la Relatividad y la Cuántica copan la imaginación de los ajenos al mundo de la física pero que les gusta hablar de lo que desconocen, o incluso usarlo para argumentar sobre temas que no tienen nada que ver.

El otro fin de semana mismo, en una casa rural con amigos, la dueña nos invitó a un baño de gong y, explicándonos sus bondades, aludió alguna que otra vez a ‘saltos cuánticos’ y ‘vibraciones del cosmos’.

Pero mientras que la cuántica se la agencian los inclinados a lo místico para dotar de contenido sus paridas, la relatividad se la agencian los cuñados para hacer como que saben algo (y algún que otro chiste malo).

Pero, si no se puede decir que ‘todo es relativo’, ¿de qué va la teoría de la relatividad?

La teoría de la relatividad en pocas palabras

Esta teoría ya ha sido explicada en el blog más de una y dos veces (puedes ver las entradas relacionadas en las etiquetas de Relatividad especial y Relatividad general).

Básicamente, la teoría de la relatividad es una teoría democratizadora, que busca que todos los observadores estén en igualdad de condiciones para hacer física (es decir, que la física no dependa del estado de movimiento del observador).

Si yo quiero escribir la ecuación de un círculo en coordenadas cartesianas, es tan fácil como . Si ahora vienes tú, y eliges unos ejes cartesianos rotados respecto a los míos, el círculo no cambia, así que tu ecuación será idéntica pero con tus coordenadas .

De igual forma, si yo voy dentro de un tren y estudio lo que pasa cuando empujo al típico pasajero que se pasa el viaje hablando escandalosamente por teléfono, podré usar para ver hasta dónde lo mando. Si tú, desde fuera, observas mi (irreprochable) comportamiento, como las ecuaciones no deben depender del estado de movimiento del observador también podrás usar .

¿Qué bien se comporta la física, no?

Pues resulta que no: el electromagnetismo no cumple esto. Las transformaciones que funcionan en la física newtoniana no lo hacen en el electromagnetismo.

Para arreglarlo, Einstein se dio cuenta de que había algo universal y común a todos los observadores en movimiento relativo uniforme: la velocidad de la luz. Todos los observadores deben medir la misma (y esto en la mecánica clásica no pasaba, ya que las velocidades eran estrictamente aditivas).

Obligando a la física a respetar dicha ley, las ecuaciones del electromagnetismo ya son invariantes entre observadores. Pero las de la física clásica no. Eso sí, se arreglan mu’ fácilmente.

El precio a pagar es que el concepto de simultaneidad es relativo, y por ende el de intervalo espacial e intervalo temporal. Estos deben variar de manera que la velocidad de la luz no varíe entre distintos observadores.

Pero lo importante de la relatividad es que hay cosas absolutas, o mejor aún, invariantes: la velocidad de la luz y las leyes físicas.

[[Si quieres entender mejor todo esto tengo una entrada entera (con reflexión filosófica final) al respecto.]]

Más aún, Einstein no se quedó conforme con la Relatividad especial, y desarrolló (tras diez años de arduo trabajo) la Relatividad general, donde se ponía en pie de igualdad a todos los observadores, independientemente de su estado de movimiento (en la relatividad especial se hace solo con observadores en movimiento relativo uniforme).

Podríamos decir que la gran contribución de Einstein a la física fue tachar palabras del principio de relatividad galileano:

Entonces, si el nombre es tan malo, ¿por qué se lo puso Einstein?

¿De dónde sale el nombre de la teoría?

Pues desde luego, no de Einstein. Aunque él mismo acabaría por usarlo.

El caso es que cuando Albert Einstein escribió su famoso (uno de ellos) artículo en 1905, lo tituló «Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento» (si se te da bien el alemán lo puedes leer tú mismo):

Einstein sí habla del principio de relatividad («Relativitätsprinzip«), pues la relatividad de las leyes físicas era algo conocido en física (relatividad galileana). Fue Max Planck (que, a parte de ser un crack en física, era editor de la revista donde se publicó este artículo) quien utilizó en 1906 el término «Relativtheorie» para describir las ecuaciones del movimiento de un electrón según los trabajos de Lorentz y Einstein. Bucherer, y más adelante Paul Ehrenfest, usaron este mismo término en los siguientes años.

Para cuando Einstein se quiso dar cuenta, ya se refería a su propia teoría en los mismos términos y, de hecho, en 1915, cuando publicó los artículos sobre la relatividad general, usaba «die spezielle Relativitätstheorie» («la teoría especial de la relatividad») para referirse a sus trabajos de 1905.

Así que, cuando escuches de nuevo la frase «Todo es relativo» para resumir la teoría de Einstein, mándales un enlace de esta página.

O pasa de ellos, eso ya como tu veas 😛