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Relatividad especial: el descubrimiento que hizo de Einstein el más grande

En su adolescencia, Einstein se hizo una pregunta cuya respuesta cambiaría la física para siempre.

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Una de las fotografías más conocidas de Einstein. | Corbis

Einstein era un joven de 16 años que preparaba su acceso a la Politécnica de Suiza. Su mente inquieta no podía centrarse únicamente en los libros. Siempre le habían gustado los acertijos y pasaba horas resolviéndolos. Uno de ellos asaltaba su mente: "Si persiguiéramos un rayo de luz […] ¿Qué pasaría?".

Albert sabía que la luz es una onda. Igual que las ondas de radio y similar a las olas del mar. Si estamos parados, metidos en el agua cerca de la playa, vemos como las olas constantemente se acercan, nos alcanzan y continúan su camino. Ahora bien, si estamos sobre una tabla de surf y cuando llega a nuestra altura nos sumimos a una ola, para nosotros dejan de ser ondas. Al ir a la misma velocidad que ellas lo que era una ondulación continua del agua, se convierte en un "montículo" que nos acompaña y nos transporta. La ola ha dejado de ser una onda.

Einstein imaginó el mismo efecto pero con la luz. Si fuéramos a su misma velocidad, la luz dejaría de ser una onda y perdería por tanto su propia definición, dejaría de ser luz. Este juego intelectual del joven Albert fue el desencadenante del desarrollo de su famosa teoría. ¿Cómo lo resolvió? Como hacen los genios. No dejándose llevar por lo preestablecido. Rompiendo las reglas que el resto de los mortales asimilamos como inmutables.

La luz no puede dejar de ser luz ni ir más despacio

Simplemente pensó que este caso no se podría dar. Que la luz tenía que continuar siendo una onda aunque viajáramos a una velocidad idéntica a la suya. ¿Cómo podía ser? Sencillo y a la vez descabellado. ¿Y si para cualquier objeto o persona que se mueva tan deprisa como pueda la velocidad de la luz respecto a ese objeto fuera siempre la misma? Esto implicaría que si yo enciendo una linterna muy potente en dirección a la Luna y la tecnología me permitiera pilotar una nave tan rápida que compitiera en velocidad con ese rayo, todo sería inútil. Cuanto más deprisa tratara de ir para alcanzar el rayo, éste parecería ir todavía más rápido para mantener siempre la misma velocidad respecto a mí.

¿Qué pasa, que la luz sabe que la persigo y por lo tanto acelera? Al joven físico alemán no le pareció una hipótesis razonable ya que la luz no tiene por qué conocer si hay alguien que la persigue. Entonces ¿cuál podría ser la solución?

El tiempo no es lo que parece

Durante 10 años estuvo el joven Einstein dándole vueltas al asunto. Hasta que en mayo de 1905, tras una discusión acalorada en casa de su amigo Michele Besso, regresó a su apartamento y dio con la solución. Según él mismo contó, volvió al día siguiente y sin ni siquiera saludar, le dijo: "Gracias. He solucionado el problema… El tiempo no puede definirse de manera absoluta." Y ya está. Ésta es la solución. Seguro que la hemos escuchado miles de veces, pero, ¿qué significa en realidad?

Supongamos que ese intrépido piloto de nuestro ejemplo que se montó en la nave para perseguir el rayo pone su flamante Apple Watch a cero y empieza a cronometrar en el mismo instante que despega, a la vez que su operador de vuelo en la tierra. Cuando la nave regrese después de tratar de alcanzar el rayo, comparan sus relojes. El piloto tiene una diferencia notable en su cronometro respecto del operador que se quedó en la tierra. Para el piloto ha pasado mucho menos tiempo.

Esta es la clave que descubrió el joven Einstein. La velocidad es el espacio que recorremos en un tiempo determinado. Para que varíe, podríamos recorrer menos distancia o que el tiempo transcurrido sea menor. Así, la única forma de que el mismo rayo de luz viaje a la misma velocidad para el que se queda en la tierra que para el que le persigue es que para el viajero espacial el tiempo transcurra más despacio que para el inmóvil controlador. De esta forma la velocidad del piloto será menor en relación a la de la luz, y cuanto más rápido trate de viajar más lento se hará su tiempo aunque él no lo note. Sin embargo, la luz no se verá afectada por esa ralentización del tiempo y continuará avanzando como si nada manteniendo siempre la misma diferencia de velocidad respecto a nuestros dos personajes.

Ésta es la extraordinaria revolución que Einstein nos aportó: la luz viaja siempre a la misma velocidad independientemente de lo rápido que se mueva el que la mide y para que esto sea posible el tiempo transcurre de diferente forma si te mueves o si te quedas quieto.

¿Debo entonces tener cuidado si viajo en avión?

Es obvio que en nuestro día a día nada de esto nos es familiar. Aunque viajemos en un avión, al llegar al destino nuestro reloj no habrá sufrido ningún retraso. Es debido a que viajaremos tan solo a 1.000 km/h mientras que la velocidad de la luz es de unos 1.000 millones de km/h. Nada de lo formulado por Einstein tiene importancia mientras no nos movamos a velocidades comparables a la luz. Nosotros podemos estar tranquilos por ahora. Pero, ¿y las señales de radio que llegan de los satélites para que funcione nuestro GPS? Esas señales se mueven casi a la velocidad de la luz y si no aplicáramos las leyes de Einstein no seriamos capaces ni de llegar a Roma.

Lo que he explicado hasta ahora se denomina Teoría de la Relatividad Especial. Poco después, Einstein continuó investigando sobre lo que este descubrimiento suponía para el resto de leyes de la física tradicional: la masa, la gravedad, la energía... y el resultado fue aún más inesperado. ¿Sienten curiosidad? No se priven. Les emplazo en unos días.

En Tecnociencia

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