A veces las discusiones sobre cómo fueron las cosas o cómo se interpreta un concepto se vuelven tan enconadas y estériles, que la comunidad científica se siente en la necesidad de dar una interpretación oficial que supuestamente zanjaría la cuestión. Esta es una interpretación "mínima", que se detendría en el borde a donde nos lleva la evidencia incontestable. Cruzar esa línea sería tabú, para personas serias, porque -a falta de evidencias- estaríamos hablando por hablar, en el reino de la pura y caprichosa especulación. Pues bien, esto en sí no está mal, pero el problema que plantea es dónde situar la frontera y la polémica que puede surgir es si los autores de tal interpretación oficial no están arrimando el ascua a su sardina, al colocar en ella poco o demasiado, dejándose en el tintero verdades útiles o metiendo afirmaciones no contrastadas, siempre de forma que contribuye a su particular forma de ver las cosas.
Podemos ilustrar esta idea con dos ejemplos científicos (la teoría de la relatividad especial de Einstein y el principio de incertidumbre de Heisenberg) y con otro político (la Guerra Civil española).
En este post me ocupo solo del relato estándar sobre la relatividad, que es este:
- los científicos de finales del siglo XIX creían que el espacio estaba lleno de un medio, del cual la luz (la radiación electromagnética) sería una perturbación que se propaga como una onda, de la misma forma que el sonido es una onda en el aire, el agua o un sólido;
- a este medio de propagación de la luz se le llamaba el aether (lo ponemos así, en latín, para no confundirlo con el componente químico, el éter);
- hay que tener en cuenta que, a diferencia de lo que sucede con una bala de cañón o una pelota que se lanza desde un tren, la velocidad de una onda es independiente de la de la fuente desde la que se emite y solo depende de las características del medio de transmisión;
- si esto es así, resultaría que, para un observador que se halla en movimiento respecto del aether (como sería la Tierra, que se mueve alrededor del Sol, que también gira en torno al centro de la galaxia..), la luz viajaría a distintas velocidades en distintas direcciones, como le pasa al sonido cuando uno grita en un vehículo descubierto, que no arrastra consigo el aire;
- el experimento Michelson Morley de 1887 demostró que no era así;
- algunos científicos como Lorentz dieron de esto una explicación ad hoc, la de que el instrumento de medición se acortaba en la dirección de avance respecto del aether;
- pero entonces Einstein proclamó "el aether no existe" y proporcionó una explicación alternativa y genial, la de que la velocidad de la luz es la misma para todo observador porque, en cambio, el tiempo (el concepto de simultaneidad entre dos eventos y la duración del lapso de tiempo entre dos eventos) y las longitudes de los cuerpos son relativos, es decir, cada observador obtiene sobre esto distintas mediciones.
La realidad, sin embargo, es otra.
Por lo pronto, la tesis de Einstein no corta por lo sano con todo lo anterior. Parte de las fórmulas matemáticas de Lorentz. Engarza también (aunque no se sabe si le leyó o no) con las reflexiones que había tenido el gran Poincaré sobre la base de los estudios de Lorentz, apuntando que no solo las longitudes sino también la medición del tiempo y hasta de la simultaneidad podían seguir convenciones (mediante rayos de luz que rebotan) que conducen a la relatividad del tiempo y a la constancia en la velocidad de la luz que mide todo observador.
Así las cosas, no es que pretendamos quitarle el mérito a Einstein, como a veces se intenta, de ser el creador de la de la relatividad (la especial, en este caso; la general es la que introduce la gravedad y formuló después). Él es el primero que la expone de modo tajante y categórico, en forma que no depende de ninguna realidad física (más allá del hecho de que la velocidad de la luz es independiente de la de la fuente que la emite). Y esto es porque Einstein quería asegurar a toda costa el principio, sin el cual la física saltaría por los aires, con arreglo al cual sus leyes deben ser las mismas para todo observador: si uno hace un experimento en la tierra y lo repite en un tren que se mueve a velocidad constante, el resultado debe ser el mismo. Esto lo consigue de la forma indicada (relativizando tiempo y longitud a costa de absolutizar la velocidad de la luz) y entonces eso exige, naturalmente, que esta solución juegue de forma general e inapelable. Por ejemplo, hay que tener en cuenta que el aether era -se suponía- el medio de propagación de las ondas electromagnéticas, pero existen otras fuerzas y otros fenómenos oscilatorios con los que se podría a lo mejor medir el tiempo. Sin embargo, la sencillez de la teoría de Einstein consiste en que todo el tiempo, como tal concepto matemático, es relativo. De hecho, Lorentz, cuando comentaba la teoría de Einstein, ponderaba que les había ahorrado a los científicos perder su tiempo discutiendo sobre si el aether era así o asá (cuáles eran sus escurridizas propiedades) y cómo influía esto en los fenómenos físicos. Einstein había dado el salto a lo esencial, resolviéndolo y evitando que la gente se metiera en berenjenales.
Así pues, la gracia de la teoría de la relatividad es que no está ligada a una interpretación física determinada, pero esto no significa que no se sustente sobre una, pues la realidad lo hace. En particular, esto no significa que la teoría desmienta al aether, esto es, demuestre que no exista. De hecho el propio Einstein en manifestaciones posteriores así lo asume sin ambages.
Por fin, si acude uno a las fuentes actuales más autorizadas (puede verse en este sentido esta FAQ de un reputado foro de física), descubre que allí se afirma lo siguiente: la teoría de que el aether existe es una "interpretación" compatible con la teoría de la relatividad de Einstein, como lo son también otras lecturas alternativas (se habla así de la del block universe, que viene a decir que el universo tiene una estructura geométrica, formada por las 4 dimensiones, las 3 espaciales y el tiempo, formando un bloque que incluye todos los rincones y todo el tiempo pasado y futuro); todas estas lecturas comparten la misma matemática de la relatividad, asumen la misma evidencia experimental y predicen los mismos resultados; concluye entonces el autor que tendrán valor filosófico, pero no científico; afirma también que a los científicos les ha interesado poco este debate y termina prohibiendo que se produzca en el foro de marras.
A mí esto último me parece básicamente bien, aunque con matices, pues linda con los excesos.
Me parece magnífico que el autor reconozca que el aether no está descartado, frente a lo que machaconamente repite la verdad oficial de los libros de vulgarización científica y proclaman muchos textos y profesores universitarios. Sobre esta base, si usted es místico y cree en el concepto de akasha, esa sustancia que los libros sagrados hinduistas dicen que impregna todo el universo, y lo quiere identificar con el aether, puede hacerlo a sus anchas. A mí en particular me gusta la idea porque akasha también se traduce como "cielo" y entonces significa que éste (¿el Reino de los Cielos?) es algo que nos rodea e impregna aquí y ahora... Cuestión distinta y comprensible es que el científico no quiera acompañarle a uno en esa divagación y prefiera refugiarse en lo que es el cogollo de su profesión: verdad, para él, es lo que mide y con lo que predice resultados, y eso y solo eso es lo que se puede discutir en sus foros.
Ahora bien, la duda es precisamente si la interpretación del aether no añade nada para esta reducida parcela. Este es el problema que tiene prohibir de forma muy radical. Suele ser un un exceso, porque de esa manera se hace supuesto de la cuestión: se presume que la discusión será inútil, lo cual está por ver, mientras no se celebre.
Así, para empezar, yo reivindico el valor didáctico de la interpretación aetheriana, en cuanto es una forma muy razonable (sea o no verdadera) de entender por qué el tiempo es relativo. Por ejemplo, yo digo lo siguiente. Vamos a suponer que mido el tiempo con un pulso de luz que oscila dentro de un tubo. Depende entonces el resultado de mi estado de movimiento respecto del aether. Para intentar evitarlo, utilizo un método mecánico: imaginemos que estoy en un barco y dejo caer una pelota, para que bote dentro de una campana (supongamos que, en el vacío, para que no haya fricción externa). La pelota, como decía Galileo, ha tomado el estado de movimiento del barco y lo conserva por inercia, sin que nada ocurra. Por eso, el movimiento que adquiere al dejarla caer es añadido al del barco y, por eso, cae verticalmente en relación con la nave, aunque lo haga diagonalmente desde el punto de vista de un observador en el puerto. En principio, todo esto parece conducir a la idea de que dos pelotas que se lanzan a la vez, cuando coinciden un instante, una desde el puerto, otras desde el barco, llegarían al suelo también a la vez "en términos absolutos": es verdad que la ajena recorrería, desde nuestro punto de vista, más espacio, pero la misma causa que determina su alejamiento determina a la vez esa velocidad horizontal que tiene la pelota respecto de mí. ¿Y qué quiere decir esa simultaneidad "absoluta"? Significa simplemente que, si existiera un medio de comunicación capaz de viajar a velocidad infinita (instantáneamente), "presenciaría" los dos impactos. Sin embargo, la realidad nos pone varios obstáculos a estos efectos. Primero, para que el reloj-bola pueda medir el tiempo, debe oscilar, esto es, chocar con el suelo y salir rebotado. Esto se produce por una interacción electromagnética entre la pelota y el suelo, la cual no sería instantánea y vendría condicionada por el aether y daría, por ende, distintos resultados en función del estado de movimiento del observador. Segundo, para medir el lapso de tiempo entre dos sucesos que ocurren en lugares distintos, necesito dos relojes distantes, que deben haber sido previamente sincronizados: a estos efectos debo utilizar lo que se llama la convención de Einstein-Poincaré, que consiste en que pongo mi reloj a cero, lanzo una señal de luz al otro reloj, rebota en él, mido el tiempo del viaje de ida y vuelta, divido por 2 y este es el tiempo que debía lucir el 2º reloj cuando recibió la señal; si hago esto con la luz, dependo del aether, pero si lo hago con una pelota también he de padecer una interacción electromagnética al impulsarla de ida y al hacer que rebote de vuelta, luego de nuevo el aether condiciona el resultado.
En segundo lugar, recordar que las cosas tienen una explicación física permite evitar predecir tonterías, como que pueda haber dos realidades. Me explico, volviendo a lo que apuntaba en este post anterior. La teoría de Einstein asume que nada puede viajar más rápido que la luz. Esto le quita dramatismo al hecho de que la simultaneidad sea un concepto relativo. Como decía entonces, al comentar la paradoja de Andrómeda, yo puedo afirmar que un ejército salió de aquella galaxia en el momento en que nos encontramos ayer tú y yo, mientras tú afirmas que en ese instante de nuestro encuentro el general no había aún dado la orden de viaje; pero ambos coincidimos en que en ese momento, si cualquiera de nosotros hubiera querido frustrar la orden de partida (por ejemplo, fulminando con un rayo láser al general), le habría resultado imposible, porque el rayo no habría llegado a tiempo para cumplir su cometido. Pues bien, muchos dicen que, si se descubre que algo puede viajar más rápido que la luz, de pronto habrá dos realidades: para mí seguiría siendo imposible parar al general, para ti ya sí sería posible, porque tienes "tiempo" y el medio para ello. Pero eso es una bobada. Tú te crees que tendrías tiempo, pero no lo sabes. Lo único que dice la teoría de Einstein es que tienes un tiempo insuficiente si empleas un medio que viaje a velocidad no superior a la de la luz, pero no que tengas tiempo suficiente si tu instrumento es más rápido que eso. Y yo me doy cuenta de esto porque asumo que la teoría solo funciona (hace predicciones) en la medida en que se cumplen sus premisas físicas (juega en las mediciones un límite máximo de velocidad y eso tiñe el resultado de aquéllas) y que si las premisas fallan, la teoría (una teoría de tiempos relativos) ya no informa sobre el tiempo disponible (¡el absoluto!) para influir sobre un evento distante.
Finalmente, el empeño en descartar que la luz viaje por un medio, nos priva de la inestimable ayuda de la analogía. Hago también un excursus para explicarme.
Una onda es como muchos muelles ligados entre sí. Y un muelle (en realidad, un sistema compuesto de una masa que cuelga de un muelle) oscila gracias a dos propiedades: elasticidad e inercia.
Cuando digo "elasticidad", en realidad podría decir "elasticidad-rigidez", porque de lo que se trata es de que, cuando se deforma el muelle, retorna a su posición de equilibrio (es "elástico"), pero la propiedad informa también sobre cuánto cuesta deformarlo (cuán "rígido" es). En efecto, tener más de esta propiedad significa que se requiere más fuerza para comprimir o estirar el muelle y que, por ende, cuando retorna a su posición de equilibrio, lo hace con más virulencia y más rápido.
En cuanto a la "inercia", que es lo que tiene la masa, el papel que juega es el de asegurar que el ciclo continúa: cuando pasa por la posición de equilibrio, ha acumulado una velocidad que le lleva a sobrepasar ese punto por inercia y de esta forma volver a deformar el muelle, que solo cuando la detiene inicia el retorno. Así una y otra vez, en tanto la fricción externa (por ejemplo con el aire) o interna (entre las moléculas del instrumento o del medio) no vayan agotando la energía.
Como decía, este esquema se repite en el caso de la onda, si bien aquí las propiedades de elasticidad e inercia no se aplican a un instrumento, sino a un medio y, por eso, son intensivas: lo que se mide es cuánto de ellas tiene el material por unidad de longitud o de volumen, según se expanda la onda de un modo u otro. Así en lugar de la constante de rigidez de un muelle concreto o de la tensión de una cuerda, se habla del módulo de rigidez de un material y en lugar de la inercia o masa de un objeto, se habla de la densidad del material. La velocidad de propagación de la onda depende de forma proporcional de lo primero (lógicamente, cuanto más rígido, con más fuerza y más rápido rebota) e inversa de lo segundo (cuanto más masa hay que mover en la oscilación, más despacio avanza).
De este modo, por ejemplo, la velocidad de la onda en una cuerda es raíz cuadrada de su módulo de rigidez lineal (o módulo de Young) dividido por su densidad lineal o la del sonido en el aire es también su módulo de rigidez dividido por su densidad volúmica...
Hete aquí, sin embargo, que la velocidad de la radiación electromagnética en un medio (el aire, el agua) se rige por esta fórmula, que parece que no tenga nada que ver (donde lo que está en el denominador es la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del material de que se trate):
Pero si uno hurga un poco, resulta que la luz se propaga en un medio aprovechando que éste tiene dipolos: en los átomos o las moléculas hay ciertos desequilibrios espaciales de la carga eléctrica, que está más inclinada de un lado que de otro. La radiación lo que hace es alterar ese dipolo, como si se levanta un péndulo o se comprime un muelle. La facilidad con la que se produce la polarización en un medio es la permitividad. Luego basta invertir el concepto, ponerlo en el numerador, llamarlo "antipermitividad" y ya tenemos el equivalente del módulo de rigidez, lo que genéricamente podríamos llamar "antideformatividad".
Por su parte, la permeabilidad magnética, se dice, es la facilidad con la que se carga magnéticamente un material. A su vez, el magnetismo es carga eléctrica en movimiento: una carga que se mueve, una corriente, el spin que tienen los electrones, o el propio hecho de que todos los dipolos tiendan a orientarse en la misma dirección... Bien, pues aquí se me escapan muchos detalles, pero lo cierto es que la masa es energía encapsulada, lo que casa con la idea del magnetismo como electrones que se revuelven alineados en una misma dirección...; no digo barbaridad alguna, pues ciertamente los libros equiparan el rol del magnetismo al de la masa o inercia. La permeabilidad juega pues el papel de la densidad, aunque no sea lo mismo.
Por fin, si saltamos de la propagación de la luz en un medio material a su viaje por el vacío, basta quitar el subíndice "m" y hablar de la antipermitividad y permeabilidad del vacío como los equivalentes de la rigidez e inercia de los medios materiales.
Esto no quiere decir que los conceptos "análogos" tengan exactamente el mismo comportamiento que los originales. Analogía no es identidad, sino una igualdad que solo existe "a determinados efectos prácticos". Un hombre y una mujer son iguales a efectos de disfrutar de los mismos derechos fundamentales, como la igualdad de remuneración en el trabajo, pero una tiene útero y gestación y el otro no, de modo que sería irrazonable practicar al segundo una cesárea. Siempre hay que hacer el oportuno mutatis mutandis. Por ejemplo, me viene a la mente que la onda mecánica se va amortiguando, porque -aunque no haya fricción externa- la hay interna dentro del medio (la elasticidad, precisamente, no es perfecta y hay moléculas que no regresan a su posición original, quedando disipada esa energía). En cambio, en la onda electromagnética la parte equivalente a la masa (que no es masa...) no padece fricción: la onda pierde intensidad porque se expande en el espacio, pero sigue avanzando eternamente a la misma velocidad.
Ahora bien, el que las analogías no sean identidades no les priva de utilidad. Antes bien, es hacer la comparación lo que revela tanto las afinidades como las divergencias entre los fenómenos comparados y permite entender mejor cada uno de ellos.
En conclusión, la verdad oficial no debería ser que la radiación electromagnética no se propaga por un medio, ni tampoco que es acientífico hablar de ello; habrá "medio" o no, pero en todo caso es posible y útil considerarlo, desde la propia perspectiva científica. Yo por mi parte lo veo esto como las muñecas rusas: hay un medio básico cuya oscilación es la luz; cuando esa oscilación de la luz (u otras formas de energía) se ve atrapada y encapsulada, recibe el nombre de materia y puede tener inercia; a su vez, la oscilación de la materia nos da las ondas mecánicas, como la de una cuerda, las olas del mar, el sonido... Los dos medios (el primario -el vacío de masa- y el secundario -el hecho de masa-) funcionan de forma idéntica en cierto sentido y distinta en otro, pero la comparación entre ellos es enriquecedora. (Por cierto, fantaseando un poco, podía pensar uno en una oscilación de tercer grado: olas de olas, waves of waves, como, según proclama, intenta reflejar el dibujo del principio...)
NOTAS:
Sobre la opinión de Einstein en torno al aether, hay que considerar:
- La conferencia que dio en la Universidad de Leyden en 1920, que se puede leer aquí.
- El artículo "Concerning the aether" de 1924, que se encuentra aquí.
