[escepticos] Sobre la historia de la relatividad

["Claudio Andrés Uribe" <cauribe@...>]

Esta es mi humilde contribución a la discusión.


I n t r o d u c c i ó n
Tanto historia como en física, todo proceso que conlleve un cambio de fases
(una revolución, un cambio de paradigma, etc.) posee variables que
experimentan saltos bruscos y otras que evolucionan continuas. Ninguna
revolución barre con todo lo aprendido ni parte de cero.

Quienes escribieron la historia de la emergencia de la teoría de la
relatividad se encuentran agrupados, con muy poca dispersión, en dos grupos
extremos: Unos afirman que la obra de Einstein es un quiebre abrupto en las
investigaciones de la época y otros sostienen que es la continuación natural
de los trabajos que se estaban realizando.

Quisiera centrarme en la evolución de las ideas de Einstein y no en la
rápida aceptación por parte de los físicos, que quizá sí se deba a que por
ese entonces ideas similares ya estaban circulando. Pero dejemos de lado
este aspecto.

Tenemos entonces opiniones de dos grupos (A y B), aparentemente opuestas
entre sí e inmiscibles. La propuesta es generar una tercera opinión como
"superposición lineal" de ellas (aA+bB) y, figuradamente hablando, intentar
determinar los coeficientes 'a' y 'b' mediante los datos que tengamos a
mano. (Está claro que este método no puede ser satisfactorio para un
investigador serio, puesto que puede dejar afuera "lo que realmente ocurrió"
si es que ninguna de las dos opiniones son verdaderas, no obstante no soy un
historiador ni mucho menos y me parece que esta es una buena forma de
manejar mis creencias racionales).


C o n t e x t o
Alrededor de la fecha de publicación de su trabajo sobre la relatividad,
Einstein también estaba preocupado por el desarrollo de una nueva
estadística que fundamentara la termodinámica, fueron tres trabajos entre el
23 de junio de 1902 y el 29 de marzo de 1904. Estos trabajos constituyen los
fundamentos de la mecánica estadística einsteniana, paralela pero
independiente a la de Gibbs. En 1905 Einstein publica una conocida
aplicación de estos trabajos: el paper que trata el movimiento browniano
demostrando teóricamente la realidad de las moléculas.

Recordemos que Einstein no estaba conectado con el ambiente académico, sólo
había sido auxiliar de cátedra en dos ocasiones en 1901 y estaba trabajando
como empleado en la ya famosa "oficina de patentes", pero tal aislamiento
queda plasmado por su misma pluma al decir

«En mi opinión, el camino indicado por Gibbs en su libro, consistente en
operar directamente sobre una colectividad canónica, es preferible al
propuesto por mi. Si hubiera estado familiarizado con el libro de Gibbs en
esa época, es seguro que yo no hubiera publicado aquellos trabajos y me
hubiera limitado a tratar unos cuantos puntos».

y se reafirma si consideramos el tipo de problemas que le interesaba
solucionar: se trataba de faltas de simetrías formales o dificultades de
índole estético. No intentaba resolver problemas al uso de la época, aunque
dirigía las soluciones en el rumbo de los temas que se estaban tratando.

Dos curiosidades: La primera que como aplicación de sus trabajos
elementales, Einstein demuestra tres veces segundo principio de la
termodinámica y la segunda que, refiriéndose a estos papers, Max Born dijo:

«Einstein habría sido uno de los físicos más grandes de todos los tiempos
aunque no hubiera escrito una sola línea sobre relatividad».

Según una opinión bastante generalizada la actividad de Einstein en
termodinámica estaba motivada por algo que le asombraba: la estructura
negativa de la formulación de sus principios, p.ej. cualesquiera de las
versiones de Clausius, Kelvin o Carathéodory del segundo ppio. Esta
atracción hacia esta forma de expresar este principio es muy importante
puesto que motivó la formulación de las hipótesis de la teoría de la
relatividad.

Otro campo de actividad del genio en 1905 era el problema de cuantizar la
radiación electromagnética, puesto que sabía que la teoría de Maxwell
fallaba en las cavidades de cuerpo negro de Plank. Un vestigio de estas
ideas es el modelo para la contribución fonónica a la capacidad calorífica
de los sólidos, pero el problema de los osciladores electromagnéticos era un
tema que lo desvelaba.

En resumen: Einstein comienza dándole a la fundamentación estadística de la
termodinámica hasta arribar a la solución del problema del movimiento
browniano, con las herramientas que domina gracias a esta travesía aborda el
problema de la cuantización de los campos electromagnéticos (ya tratada por
Plank) puesto que la teoría de Maxwell tenía las dificultades mencionadas.

Una crítica que se me ocurre con respecto a este resumen es que es demasiado
lineal, no obstante esta linealidad se sustenta en el aislamiento de
Einstein en su etapa mas productiva y es apoyado por sus motivaciones
personales en la elección de los problemas.


E l   e l e c t r o m a g n e t i s m o
De aquí pasa directamente a una nueva clase de problemas, aunque ya estaba
tratando su trasfondo: los de asimetría entre los campos eléctrico y
magnético en movimiento que la teoría electromagnética impone (cosa que se
refleja en «Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento»),
nuevamente, el germen es una especie de incomodidad con las simetrías de la
teoría y nuevamente a trasmano de la moda de la época.

Hasta aquí un pantallazo de la veloz evolución intelectual de Einstein entre
1902 y 1905, fecha de la publicación de la teoría de la relatividad.

L o s   o t r o s
Las transformaciones de Lorentz son inevitables a la hora de encontrar un
gauge adecuado para las ecuaciones de Maxwell que las deje invariables al
pasar de un sistema de coordenadas a otro que se mueva con una velocidad
uniforme con respecto a él. Aunque no lo he leído, me parece que en esta
vena está el trabajo de Voigt de ¡1887! (en caso de copiar a alguien, Voigt
es el mejor candidato). Mientras que estas ecuaciones, en los trabajos de
Lorentz e independientemente de FitzGerald, son hipótesis ad hoc para salvar
la vieja concepción del éter frente a los resultados que arrojaban los
experimentos de Michelson y Morley, en los de Einstein son consecuencia de
principios más fundamentales. En otras palabras, a Einstein no le hacían
falta los trabajos de Lorentz. Tampoco le hizo falta el experimento de
Michelson -al que sólo nombra de pasada- puesto que su vía deductiva se
encaminaba por otros lugares.

Poincaré podría haber sido una fuente de inspiración para Einstein, no
obstante no lo cita, prefiriendo las referencias filosóficas de Hume y Mach.
Siguiendo a Hoffmann uno se pregunta como es que el mismo Poincaré no
estableció él mismo la teoría de la relatividad. A pesar de todo, según la
bibliografía que poseo, nadie a demostrado que Einstein haya tenido en sus
manos los trabajos de Poincaré.

C o n c l u s i ó n
La evolución del pensamiento de Einstein hasta 1905 parece ser bastante
lineal, entre otras razones por su aislamiento de la actividad académica.
Esta evolución es la siguiente: Termodinámica -> Mecánica estadística ->
Movimiento browniano -> Cuerpo negro -> Osciladores cuantizados ->
Electromagnetismo. Problemas de simetría de las EdMaxwell -> Teoría de la
relatividad. Es plausible que se enterara de los problemas generales pero no
me parece que estuviera al tanto de los métodos de resolución actualísimos
(opinión avalada por la cita a Gibbs) ni de la forma de encararlos.
Hay continuidad en la línea de investigación de Einstein con respecto a la
de Poincaré, pero se debe mas a que la teoría de la relatividad es la única
posibilidad compatible con el problema general planteado que a un caso de
dependencia de un autor con respecto al otro. Lo mismo es válido para las
ecuaciones de la teoría y las de Voigt-Lorentz-FitzGerald. Michelson y
Morley, en mi opinión, sólo sirvieron -si es que lo hicieron- como un apoyo
circunstancial.
En definitiva, la teoría de la relatividad es de Einstein. ¿Alguien llegó
hasta aquí? ¿O apenas lo he hecho yo?
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Claudio Uribe
cauribe en sanbernardo.com.ar
Santa Teresita, Buenos Aires
Argentina