Física
y filosofía.
Desde
el comienzo, la física ha estado íntimamente imbricada con la filosofía. La
cosmología o filosofía de la naturaleza ha sido una reflexión filosófica sobre
la esencia del mundo natural, el mundo externo. Al principio no se distinguía
claramente entre filosofía y física. Incluso Newton se consideraba un filósofo
natural. Su obra de 1687 se llamaba Principia mathematica philosophiae
naturalis. La conexión entre filosofía y física ha estado pues siempre
presente. Hoy incluso, a pesar de la división del trabajo, las cuestiones de la
física conciernen grandemente a la filosofía. Hoy hay una estricta separación
entre física y filosofía, pero tal división o separación no tenía lugar cuando
nació el pensamiento metafísico, la metafísica presocrática.
1. La filosofía de la
naturaleza.
En
la Antigüedad se entendía por filosofía de la naturaleza, peri physeos,
historia, en Platón (Fedón 96ª); Peri physeos episteme, en Aristóteles (Física
184 a 15); Philosophia naturalis en Séneca (Cartas morales 88 y 24) el estudio
de la naturaleza; por naturaleza entendían, pues la naturaleza de algo del
mundo perceptible. El objeto de la filosofía de la naturaleza era, pues, la
naturaleza de determinadas clases de cosas (en Aristóteles, en el De caelo y en
el De anima), o el concepto de “la naturaleza de algo del mundo perceptible”
(Aristóteles en la Física), o ambas cosas. La Filosofía de la Naturaleza se
diferenció de la metafísica y de la ética y la lógica. Al partir de la idea
esquemática de que la naturaleza de una cosa es el principio de su
comportamiento, la elaboración del concepto de naturaleza se desarrolló a lo
largo de una controversia sobre el cambio (la categoría más universal acerca
del comportamiento de las cosas perceptibles), sobre el espacio y el tiempo (el
medio de su comportamiento) y sobre las relaciones causales (los modos
explicativos necesarios acerca de su comportamiento).
Ha habido diferentes conceptos de
naturaleza a lo largo de la historia de la filosofía, entre otros están: el concepto
mecanicista-atomista-materialista (Th. Hobbes), el filosófico-emergentista
(A.N. Whitehead), el materialismo modal-atributivo (B. de Spinoza), el
monadológico (G.W. Leibniz), el subjetivista-fenomenista (R. Carnap, 1928) y el
indeterminista (Ch. S. Peirce). Estos conceptos de naturaleza, sin embargo, son
sólo en un sentido derivado, al mismo tiempo, conceptos de naturaleza en el
sentido de totalidad de las cosas del mundo perceptible; sólo se convierten en
un concepto tal cuando a los conceptos de naturaleza de las cosas se los
considera por primera vez como partes de una totalidad.
En la metafísica presocrática y en el
Timeo de Platón, encontramos que no hay demarcación entre física y filosofía,
se encuentran principios científicos y filosóficos por igual y entrelazados
mutuamente. Aparte del intento de Platón –en el fondo físico- por aplicar la
naturaleza de las cosas por su composición (de corpúsculos con forma de
poliedro regular), el Timeo contiene también una teoría filosófica sobre la
naturaleza de las cosas, a las que se considera reproducciones, instaladas en
un recipiente de unas formas inmutables. Aristóteles fue el primer
filósofo-científico que planteó explícitamente el problema del concepto de
naturaleza y la demarcación de las ciencias y por esto es con propiedad el
fundador de la filosofía natural. Al concepto de naturaleza propuesto en la
Física se llega: a) usando una serie de propiedades que necesariamente se dan
en una gran multitud de cambios (hilemorfismo); b) usando un grupo de factores
que son necesarios para una completa explicación del cambio, (teoría de las cuatro causas); y c) usando
unas definiciones sobre el cambio, la magnitud infinita, el lugar y el tiempo.
Pero la filosofía de la naturaleza de Aristóteles contiene también concepciones
científicas y cosmológicas e muy estrecha conexión con las ya citadas.
Aristóteles propone, p. ej., una teoría sobre la caída libre, el movimiento de
un proyectil, los elementos, la causa de todo movimiento, y también sobre la
limitación espacial y la ilimitación temporal del cosmos. Esta amplia (y vaga)
concepción de la filosofía de la naturaleza prevaleció durante toda la Edad
Media, y fue incluso conservada por aquellos pensadores de la Baja Edad Media
que no compartieron las opiniones de Aristóteles sobre la posibilidad de un
movimiento en el vacío (Guillermo de Ockham, Quaest. Super lib phys. 90), sobre
la causa del movimiento de un proyectil (Buridán (1509) VIII 12) o sobre la
naturaleza del lugar (Crescas, Or adonai I. II).
En
la Edad Moderna, la física conoció un inmenso desarrollo y una crisis de
fundamentos al aparecer los métodos empíricos y el proceder more et ordine
geometrico. Pero predominaba la concepción de la unidad entre la filosofía y la
física. Descartes, creyó que podía deducir la ley de la inercia de la
inmutabilidad de Dios y que la experiencia sólo sirve para decidir qué mundo,
de los deducidos de unas leyes aprióricas, es el real. Kant divide la filosofía
de la naturaleza en una física, que formula las leyes empíricas, y en una
metafísica de la naturaleza, que expone los presupuestos necesarios que
posibilitan el conocimiento empírico. Según F.W.J. von Schelling, la filosofía
de la naturaleza debería ser un conocimiento superior intuitivo de la
naturaleza y no –como él la llamó- una ciencia ciega e irreflexiva que sólo
partiera de fenómenos, y avanzar, por el contrario, desde unos principios
logrados intuitivamente hasta unas soluciones seguras y necesarias de los
problemas científicos.
Los
éxitos de la física mecanicista que se iban produciendo de un modo
independiente de la filosofía produjeron una separación entre física y
filosofía. La filosofía de la naturaleza que se forma a partir de esta
separación, puede clasificarse, en parte, como descriptiva, y en parte como especulativa.
La filosofía descriptiva de la naturaleza pone el acento o en la experiencia
cotidiana inmediata o en la ciencia física sobre todo. Son aportaciones a una
filosofía de la naturaleza que pone el acento en la experiencia inmediata, o en
el lenguaje cotidiano, las presentadas ya por Hume en su análisis de la
causalidad y en el siglo XX, por N. Goodman, con un análisis de la disposición
de los predicados; por M. Merleau-Ponty, con un análisis del espacio, y por
G.E.M. Anscombe, con un análisis del tiempo. La intensificación y el
crecimiento de la física han motivado tanto investigaciones que esclarecen un
concepto científico de naturaleza a
partir de la metodología natural de la ciencia física (p.ej. H. Margenau,
R. B. Braithwaite) mo también trabajos sobre conceptos concretos usados en la
física (H. Reichenbach (The direction of Time) y el tratado general de N.
Hartmann sobre las categorías del lenguaje corriente y del científico en su
filosofía de la naturaleza (1950). Normalmente, los descriptivistas pretenden,
al menos implícitamente, que lo que ellos describen representa la experiencia o
el lenguaje de la naturaleza tal y como ella realmente es.
La reciente filosofía de la naturaleza
especulativa, o intenta expresar una actitud científica actual o futura
valiéndose de una imagen filosófica del mundo, o intenta precisar un sistema de
categorías que sobreviva incluso a los cambios más radicales en la situación
científica. F. Engels intentó lo primero cuando escribió su Dialéctica de la
naturaleza; en las teorías evolucionistas de la astronomía, la geología y la
biología encontró la base para sus leyes dialécticas de la naturaleza. De un
modo semejante, J.J.C. Smart intenta en el siglo XX formular una imagen
coherente del mundo con argumentos simplemente plausibles, que puedan referirse
a concepciones científicas de su tiempo (lo cual es un paralelo del proyecto
clásico de Platón: construir un modelo del mundo ampliando de un modo aceptable
el saber astronómico y matemático del que se disponía en su época). Otros
defensores del primer grupo opinan que la función de la filosofía de la
naturaleza consiste en esbozar la ciencia en su forma definitiva (P. Duhem) o
al menos en una nueva fase (P. Feyerabend). Representativo de este segundo
grupo es, sobre todo, A. N. Whitehead, quien intentó precisar un sistema de
categorías que trascendiera todas las diferencias de las diversas épocas
científicas. Este intento une a Whitehead con Aristóteles, quien con su teoría
del cambio quiso trascender las distinciones entre el cambio de la vida
cotidiana y el científico, y también con Kant, para quien las categorías debían
ser unos presupuestos necesarios para cualquier conocimiento de la naturaleza.
2. Visión de conjunto.
La
filosofía no estudia las cosas en sí mismas. No estudia tampoco la realidad.
Las cosas del mundo son estudiadas por las ciencias. La filosofía es una
reflexión crítica de segundo grado. La filosofía estudia las prácticas humanas.
La ciencia es una práctica humana más entre otras. La Filosofía no puede relacionarse
con la naturaleza directamente, sino por la consideración del proceder y de los
resultados cognitivos de la ciencia física. La filosofía necesita de la física
como objeto para alimentar su reflexión y su crítica. El físico por su parte,
necesita de la filosofía. No por despreciar la filosofía se salvará de ella. No
podrá escapar de ella. En efecto, cuando decimos que la filosofía no nos
interesa, lo que probablemente hacemos es sustituir una filosofía explícita de
la física por otra implícita, esto es, inmadura e incontrolada: la filosofía
espontánea de los físicos. Como dice Mario Bunge (1919-2020), la filosofía de
la física es una rama de la filosofía de la ciencia, junto a otras disciplinas
similares, tales como la filosofía de la biología y la filosofía de la
psicología.
Mario
Bunge propone una Nueva filosofía de la física (NFF). Los ingredientes de esta
(NFF) serían los siguientes:
Ecuación
de movimiento: el input específico debería ser la totalidad de la física,
pasada y presente, clásica y cuántica. El output correspondiente debería ser
una versión realista (análisis y teoría) de procedimientos actuales y óptimos
de investigación, de ideas concebidas y concebibles, de metas perseguidas
actualmente y metas posibles tanto en la física teórica como en la
experimental.
Vínculo:
la NFF ha de adecuar su ritmo no sólo a los adelantos de la física, sino
también a los adelantos relevantes de la filosofía exacta, en particular la
lógica y la semántica.
Condición
de contorno: La NFF debería elaborar la mayor parte de la tradición de la
filosofía clásica, asimilándola críticamente.
La
filosofía de la física puede desempeñar al menos cuatro funciones útiles:
1). La
asimilación filosófica de la física consiste en enriquecer la filosofía
mediante el tratamiento de las ideas y métodos desarrollados en la física.
Merced al análisis del trabajo real de los físicos experimentales y teóricos,
el epistemólogo puede concebir hipótesis generales relativas a la naturaleza
del conocimiento humano y a los modos de hacer que crezca o caiga en
decadencia. Examinando teorías físicas profundas, el metafísico puede inventar
teorías generales acerca de la naturaleza de las cosas. En resumen, la
filosofía de la física puede contribuir (y, en cuanto cuestión de hecho, ha
contribuido a menudo) a la expansión e incluso a la renovación de la filosofía.
2)
La planeación de la investigación se lleva a cabo con alguna u otra filosofía
en mente. Si la guía (o mala guía) es una estrecha filosofía empirista, la
investigación quedará limitada a la recolección de datos y a teorías
fenomenológicas o de caja negra que cubren esos datos sin explicarlos. En
cambio, si se adopta una filosofía más liberal entonces no se impondrán
limitaciones a la profundidad de la teoría ni a la dependencia de las teorías
respecto de los experimentos. En particular, la búsqueda de teorías intrépidas
y de nuevos tipos de datos vendrá entonces estimulada más que desacreditada.
3)
El control de calidad de la investigación consiste en confrontar y evaluar la
valía e importancia de los resultados experimentales y teóricos. ¿Son fiables
los datos? ¿Son válidos para contrastar teorías, las ponen en movimiento, o
plantean cuestiones que exigen nuevas teorías? ¿Son las teorías dignas de
crédito? La respuesta a cualquiera de estas cuestiones implica algunas ideas
filosóficas sobre la naturaleza de la verdad, el entrejuego de la experiencia y
la razón, la estructura de las teorías científicas, y así sucesivamente..
4)
Por limpieza de la casa, se entiende el inacabable proceso de aclarar ideas y
procedimientos.
En
conclusión: todo físico que arañe la superficie de su propio trabajo está
destinado a vérselas cara a cara con la filosofía aun si no la tiene por cosa
cierta. Si reconoce a la bestia, tiene dos posibilidades. Una es dejarse
subyugar, esto es, sucumbir a la filosofía prevaleciente que, al ser popular,
está obligada a ser grosera e incluso retrógrada. La otra posibilidad es
estudiar la bestia esperando domesticarla, esto es, llegar a familiarizarse con
algo de la investigación en la filosofía de la física, examinándola
críticamente y tratando de ponerla al servicio de su propio trabajo científico.
3. La física antigua y sus
implicaciones filosóficas.
La
tesis más importante de los physiologoi (presocráticos) fue que la variedad y
multiplicidad de las cosas se encontraba ordenada por un principio unitario, o
que derivaba de una sustancia unitaria, de tal modo que esta variedad podía
explicarse, genéticamente, como producto de cierta evolución a partir de este
proceso o sustancia material subyacente. Lo que se intentó construir fue una
teoría unificada del universo: de su aparición, su estructura y sus procesos de
cambio y transformación, sobre la base sola de principios físicos. Es una
metafísica cosmista pues la metafísica presocrática.
Según
Tales todo estaba formado por agua o procedía del agua. El agua era la
sustancia por excelencia de la que surgían o estaban formadas todas las cosas.
Anaximandro postula la existencia de una
infinita substancia indeterminada como origen de todas las cosas. El ápeiron da
lugar a los elementos, que salen de él (o se separan de ella) en virtud de un
movimiento turbulento propio o vórtice. Así pues, son los propios elementos. Su
disolución es inevitable. Esto es la justicia. Si los elementos se usurpan el
lugar los unos a los otros, sufren castigo. Esto es injusticia, por ello “pagan
multa y retribución” unos a otros por su injusticia de acuerdo con el tributo
debido al tiempo”. El cambio resulta, así, la manifestación inevitable de una
justicia retributiva. Así pues, la aportación de Anaximandro a la historia de la
filosofía sería:
1.
La idea de una actividad o movimiento
original por el que todo se origina y se transforma, y la idea acerca de cómo
opera este movimiento (como movimiento turbulento que segrega los elementos
originales de lo indeterminado).
2.
La idea de elemento y de que las cosas del
mundo son combinaciones o mezclas de tales elementos primarios.
3.
La idea de cambio constante en el mundo, de
que las cosas son mezclas no permanentes y de que el cambio tiene lugar por
combinación y disolución de elementos.
4.
La idea de lo indeterminado como punto de
partida u origen y como campo o proceso unitario que contiene en sí mismo todos
los elementos necesarios para la formación del mundo.
5.
La idea de una necesidad de tipo legislativo
que opera a través del tiempo, es decir, de una legalidad que todo lo abarca en
la naturaleza.
Anaxímenes
propone el aire como sustancia única de la que están hechas todas las cosas.
Pero no sólo presenta una sustancia
única capaz de transformarse, sino que también sugiere el mecanismo de esta
transformación mediante los procesos naturales de condensación y
enrarecimiento, deducidos de la experiencia cotidiana.
Heráclito
da un cambio a la explicación física: en lugar de tomar los elementos de una
cosa como el origen último de todas las cosas, toma como último el propio
proceso de cambio. No hay elementos determinantes. Sólo hay un flujo, un
proceso constante de cambio y de transformación. Este flujo es una lucha de
contrarios entre lo que es y lo que no es. La unidad de la naturaleza es una unidad
del cambio continuo y la propia transformación, que opera por necesidad o ley.
El Logos es la ley que rige el proceso de cambio. El cambio es, pues,
legaliforme.
El
eleatismo desarrolla la teoría del monismo del ser, de su unicidad. Si el ser
es Uno, el cambio y la transformación no se dan. El Ser es y el no Ser es lo
que no es. El vacío no es. “Lo que no es no puede concebirse, ni puede
concebirse ni nombrarse”. “Aquello de lo que se habla y se piensa debe ser
necesariamente ser…., pero no es posible que la nada sea”. No puede haber
pluralidad, ni movimiento en consecuencia.
Empédocles explicó la combinación de
elementos, imaginando diferentes proporciones de los cuatro elementos
originales en combinaciones que “llenaban” todo el espacio. El espacio estaba
lleno como en Parménides, pero con una variación interna en la distribución de
los elementos cualitativos.
Según Anaxágoras existen infinitas clases
de elementos, así como infinitos elementos. Por cada cualidad existente en el
mundo hay un elemento y es más: en su concepción espacial o corpórea de estos
elementos, dice que pueden encontrarse
infinitamente divididos o escindidos, de tal modo que “no exista una parte más pequeña todavía”.
Siempre hay división infinita. La materia es continua. Por otro lado, todo está
en todo. Para dar orden a esta pluralidad física infinita postula algo
trascendente a esta mezcla física, pero que regula todas las cosas en su mezcla
y combinación y es la fuente de su movimiento o actividad, es decir, de todos
los cambios que tienen lugar en el mundo físico. Este algo es, de por sí, puro
y sin mezcla, no constituido por ninguna otra cosa, y es una esencia con
actividad propia que, de hecho, ordena la pluraldad y es el agente activo de
ese cambio por combinación y disolución que da lugar al mundo de nuestra
experiencia. A este algo lo llama Nous.
El
pitagorismo no consideraba los elementos como entidades físicas que pudieran
percibirse o sentirse, sino como entidades conceptuales, como objetos del
pensamiento. La entidad conceptual central de la filosofía pitagórica es el
número. De hecho, decían que todas las cosas son número o, que todas las cosas
se encuentran constituidas en forma de relaciones numéricas o razones: la
estructura última o ser de cualquier cosa es, por tanto, su forma matemática.
Los pitagóricos pusieron un límite a la divisibilidad de las cosas. Si las
cosas están formadas por números, el límite es el uno, a partir del cual queda
constituida la magnitud.
El desarrollo pitagórico de la idea de
átomos numéricos como unidades puntuales elementales encuentra su expresión en
el atomismo de Leucipo y Demócrito (y más tarde, Epicuro y Lucrecio) Hay átomos
y vacío. Los atomistas griegos llamaban al espacio el no ser y lo comparaban
con el eterno e indestructible pleno ser, pampleres on. El término to me on, no
ser es un término que tomaron de los antiguos filósofos eleáticos, para quienes
el no ser era simplemente la nada. Leucipo adoptó el lenguaje eleático, pero no
el pensamiento eleático. En su idea, no había solución para las paradojas que
tanto habían acentuado los eleáticos, a menos que se concediera al vacío cierto
grado de existencia: la clase de existencia que pertenece al espacio
desocupado, la condición que se consideraba necesaria para la realidad del
movimiento y diversidad. A decir verdad, Demócrito, aprovechándose de la sutil
distinción entre dos negativas griegas, me y ouk, acuñó su propio término para
el espacio no ser (to ouk on): evitó así
el desorientador término original me on aceptado por Leucipo .que con tanto
vigor evocaba la pura nada de los eléatas. Los átomos se mueven a través del
vacío por medio de un movimiento inherente o natural. Así pues, el mundo está
formado por átomos en movimiento y vacío; las cosas son combinaciones de estos átomos,
y estas combinaciones tienen lugar no por la intervención de una mente o agente
unificador, sino por obra del azar y de la necesidad. Es ésta una explicación
mecánica del movimiento.
Platón
en su cosmología introduce la dualidad de forma y materia y formula la
hipótesis de que, como instrumento mediador hay una fuerza activa o demiurgo,
que impone el orden de las formas ideales a la materia recalcitrante e informe,
que sirve de receptáculo de estas formas. En su teoría física, que revela la
poderosa influencia de las matemáticas pitagóricas y de algunas de las ideas
atomísticas de Demócrito, emprende la interpretación del universo sobre la base
de un modelo matemático. Al igual que
los pitagóricos, Platón toma el triángulo como figura plana más sencilla y
elemento básico de su interpretación. Postula dos triángulos básicos (el medio
cuadrado, o isósceles rectángulo, y el semiequilátero o triángulo de
30º-60º-90º) y pasa a construir por combinación de estas figuras planas, los
“sólidos básicos”. Supuso, además, que los sólidos básicos eran los cinco
poliedros regulares convexos, que además interpretó como elementos físicos,
fuego, aire, tierra y agua y lo que él denominó cosmos.
Aristóteles parte del movimiento como un
hecho evidente. El ser es uno y múltiple a la vez: uno en acto y múltiple en
potencia. Aristóteles dice que en un sentido, el no ser no puede engendrar el
ser, y que, a partir de ello, lo que es era ya necesariamente antes. Pero la
experiencia nos obliga a reconocer dos modos de significarse para el ser:
existe el ser en potencia y el ser en acto, y a partir de ello se comprenderá
que el ser en acto procede de aquello que no estaba en acto, pero sí en
potencia.
El movimiento, es extático , lo cual
quiere decir que hace salir al ser de sí mismo, impidiéndole ser únicamente
esencia, obligándole a ser también sus accidentes, expresando en este caso este
también no solamente una superabundancia, sino una profusión parasitaria, y,
por consiguiente, una deficiencia ontológica.
Según Aristóteles, los principios del
movimiento son tres. Inicialmente, es preciso colocar dos contrarios, que son
el punto de partida y el punto de llegada del movimiento. Este último principio
es la forma, es decir, lo que la cosa llega a ser por generación; el punto de
partica del advenimiento de la forma es la privación de esta forma. Pero es
preciso un tercer principio que asegure la continuidad del movimiento y le
impida ser una sucesión desordenada de muertes y nacimientos. Este tercer
principio es el sustrato o materia que es lo que subsiste bajo el cambio.
Podría decirse también que la forma es el futuro del móvil, la privación de su
pasado; la materia, lo que permanece eternamente presente. La forma no es menos
eterna que la materia; al no poseer apenas partes que podrían componerse
progresivamente, es ingenerable; no deviene en el tiempo, sino que adviene o
desaparece en el instante.
El ser natural (physeion) es el objeto
propio de la física. Distingue Aristóteles de él el ser artificial. El ser
natural posee en sí mismo un principio de movimiento y de reposo. Mientras que,
en el arte, el agente es exterior al producto, la naturaleza es un principio
inmanente al ser natural. La naturaleza es sujeto de su propio movimiento. La
naturaleza actúa como causa final, como principio organizador: en este sentido,
se opone al azar.
El principio del movimiento es la forma.
La forma es el fin del proceso natural.
La física no estudia la forma en cuanto separada de la materia, porque
este estudio pertenece más bien a la filosofía primera. El físico verdadero se
ocupa tanto de la forma como de la materia inseparablemente.
El
azar es una causa oculta a la razón humana. El azar no es la ausencia de causa ni una causa
trascendente. El azar es la relación retrospectiva de una serie causal real,
dotada de una cierta finalidad, con una finalidad distinta de la primera, pero
imaginaria. Tal concepción del azar no introduce ninguna falla en el
encadenamiento causal: el azar únicamente añade una intención que, siendo
ficticia, ni añade ni priva de nada, de hecho, a la realidad del proceso
natural.
La
física se ocupa del movimiento. Aristóteles propone una definición del mismo en
términos de acto y potencia: el movimiento es el acto de lo que está en
potencia en cuanto tal, es decir, en tanto que está en potencia. El movimiento
es un acto imperfecto, es decir, aquel cuyo acto mismo es, en cuanto que
movimiento, no estar jamás totalmente en acto.
El movimiento se aproxima al infinito. El infinito es una cierta
potencia, cuya particularidad consiste en no poder pasar jamás al acto hacia el
cual tiende. El infinito no es una cosa
determinada, al modo de una casa; es más bien comparable a un proceso. Su ser
consiste en una renovación perpetua.
El lugar no es un principio inmanente del
cuerpo, como la forma o la materia, porque entonces se desplazaría con él; pero
el lugar no se desplaza, puesto que es de donde y hacia donde se desplaza la
cosa. No es tampoco el intervalo de los cuerpos (como lo será para los
estoicos); porque una de dos: o el intervalo es inseparable del cuerpo, y
entonces abandona el lugar al tiempo que el cuerpo, o el intervalo está vacío,
noción que rechaza Aristóteles. Por consiguiente, sólo queda que el lugar sea
un límite, no del propio cuerpo, sino del cuerpo envolvente. Deberemos retener
de este análisis lo siguiente: en primer lugar, que excluye la idea de un
espacio infinito y vacío, indiferente al movimiento; después, que la noción de
lugar supone un desplazamiento posible al menos, que el lugar es por consiguiente
una propiedad, no del cuerpo en sí, sino en cuanto dotado de movimiento;
finalmente, que la noción de lugar no tiene sentido a nivel del envolvente
supremo, es decir, del cielo, que es el lugar de todo, pero que no puede
hallarse en un lugar.
Para Aristóteles existen movimientos
naturales, según los cuales los cuerpos alcanzan su lugar propio, de donde
únicamente serían desplazados por un movimiento violento. El movimiento natural
agota la hipótesis del vacío, que sólo tenía sentido en la perspectiva
atomística de movimientos desordenados producidos en un medio indiferente. Y a
la objeción de que el movimiento es imposible en un medio lleno, Aristóteles
responde con el desplazamiento recíproco de las partes, expeliéndose unas a
otras como en el torbellino de un líquido, es del todo suficiente para eliminar
la dificultad (teoría del envolvimiento o antiperístasis).
El tiempo es el número del movimiento
según el antes y el después. El movimiento es un continuo, divisible en
potencia, pero indivisible en acto, podría decirse que el tiempo es como la
medida de la continuidad del tiempo. El tiempo no es un flujo continuo, sino la
unidad de un antes y un después, que se constituyen siempre de nuevo en torno a
un presente., sustrato del tiempo. Pero este sustrato, siendo móvil él mismo,
participa de lo que Aristóteles denomina el carácter extático del movimiento.
Finalmente, más que por la permanencia de un sustrato en permanente movimiento,
la unidad de los diferentes momentos del tiempo podría estar mejor garantizada
por la actividad abstracta de una conciencia: tal parece reconocer Aristóteles
al decir que sin el alma es imposible que exista el tiempo.
Aristóteles distingue entre cuatro
especies de movimiento según las categorías del ser en las cuales es dicho: el
cambio según la esencia es el nacimiento y la muerte; según la cualidad, la
alteración; según la cantidad, el crecimiento y la disminución; según el lugar,
el transporte. Estas tres últimas especies, a excepción de la primera,
constituyen el movimiento en sentido estricto.
El movimiento sólo es infinito en el
sentido de la divisibilidad en potencia y no puede ser infinito en extensión,
puesto que el mundo no es infinito, y por consiguiente, debe tener un comienzo
y un final.
Aristóteles postula la existencia de un
Primer Motor Inmóvil, en nombre de este doble principio según el cual todo lo
que se mueve es movido por algo, y que no es posible remontarse hasta el
infinito en la regresión hacia los motores. Es necesario, pues, un Primer
Motor, que sea él mismo inmóvil, y es difícil no identificarlo con el Acto Puro
que mueve como objeto de amor. Así la física parece exigir un principio
suprafísico.
La naturaleza es, para los seres naturales, principio de
movimiento. En este sentido, y aunque la naturaleza sea también principio de
movimiento de los cuerpos celestes, el ser natural se distingue del ser
suprasensible e inmóvil, y se subordine a él: por eso la física no es la
filosofía más elevada, sino únicamente la filosofía segunda. Pero, por otra parte,
la naturaleza es el más estable y el más sustancial de todos los principios del
movimiento, pues es inmanente a los seres que mueve: la naturaleza por ello, se
opone al azar, pero también al arte.
4. La física clásica y sus
implicaciones filosóficas.
En
la física clásica, las facetas sensoriales, los modelos imaginativos
desempeñaban un papel decisivo en la explicación científica. En cambio la
física después de 1900 se resiste a hacer uso de las representaciones
imaginativas.
Sin
embargo, la idea de la física clásica no era una simple duplicación de la
cándida percepción sensitiva.
La física clásica tenía una idea o modelo
cinético corpuscular de la materia (atomismo). La idea clásica de materia no se
oponía a nuestra imaginación. También consistía en eliminar las cualidades
secundarias.
El universo era considerado como un medio
homogéneo que existía objetiva e independientemente de su contenido físico, con
una estructura rígida e intemporal. Newton dice: “El espacio absoluto, en su
propia naturaleza, sin consideración hacia ninguna cosa externa, permanece
siempre similar e inmóvil”.
Esta hipótesis básica de la ciencia
clásica fue formulada también por Pierre Gassendi, Henry More y Telesio,
Patrizzi, Bruno y Campanella. Tan pronto la materia fue definida como plenum –o
sea, espacio ocupado-, en contraste con el vacío o espacio desocupado, se
estableció la distinción entre el recipiente inmutable e independiente y su
contenido físico variable.
La filosofía cartesiana de la naturaleza era en cierto
sentido aún más newtoniana que la de Newton; mientras que para Newton el
espacio era la realidad primaria, para Descartes era la única realidad
verdadera del mundo físico. También para Spinoza, la extensión era uno de los
atributos de Dios.
El espacio es homogéneo. Según Locke, el espacio es
el principium individuationis, lo cual
nos permite distinguir dos sensaciones simultáneas cualitativamente idénticas;
dos objetos simultáneamente percibidos sólo pueden ser numéricamente distintos
si están en dos lugares diferentes.
Otras facetas del espacio clásico –la infinitud y la
continuidad matemática (divisibilidad infinita)- se deducen directamente de su
homogeneidad. La homogeneidad del espacio implica la relatividad de posición.
Todas las posiciones son equivalentes en el espacio clásico o a causa de su
homogeneidad.
La homogeneidad del espacio implica también su
divisibilidad infinita. Como la relación de yuxtaposición es universal,
relaciona a cualquier pareja de puntos, por muy próximos que se encuentren. En
otras palabras, por muy diminuto que sea el intervalo espacial, siempre ha de
ser un intervalo que separa dos puntos, cada uno de los cuales es externo
respecto al otro.
La homogeneidad del espacio condujo a pensar que el
espacio microfísico era idéntico al espacio macrofísico, lo único que lo
diferenciaba era la magnitud.
El espacio tiene inacción causal o pasividad, el lugar o
cambio de lugar no pueden tener efecto causal, porque el espacio es inmutable.
Mientras que el espacio se definía como agregado tridimensional
de términos homogéneos coexistentes, el
tiempo se consideraba como agregado de una sola dimensión de términos
sucesivos. La relación básica en el espacio es la yuxtaposición; la relación
básica en el tiempo es la sucesión. Los puntos del espacio están al lado unos
de otros; los instantes del tiempo se siguen unos a otros. Tanto el espacio
como el tiempo eran considerados como especies de agregados, y se creía que
ambos compartían la propiedad de ser homogéneos. Como en el caso del espacio,
los atributos básicos del tiempo se deducían de su homogeneidad: su
independencia de su contenido físico, su infinitud continuidad y uniformidad.
El tiempo está vacío.
La uniformidad del tiempo o fluidez del tiempo uniforme
implica la independencia del tiempo con respecto a los cambios concretos que
tienen lugar en él. El tiempo está vacío. Los cambios están en el tiempo, no
son el tiempo en sí. El espacio es el recipiente de la materia, el tiempo es el
recipiente del movimiento.
Los instantes temporales son perfectamente equivalentes,
sólo se diferencian por su orden en la serie. El tiempo es principio de
diferenciación de un género distinto al cualitativo.
La infinitud del tiempo, la continuidad del tiempo y la
relatividad de los intervalos temporales se derivan lógicamente de la
homogeneidad del tiempo.
La relatividad de los intervalos temporales significa que
sólo es verdaderamente real un presente sin dirección; tanto el pasado como el
futuro son perfectamente simétricos en su propiedad de ser irreales. La
relación del presente con el pasado así como con el futuro, es la de
exterioridad absoluta de partes extra partes.
En la ciencia clásica es tan disparatado hablar del
intervalo temporal absoluto como de la magnitud espacial absoluta.
No se asignaba al tiempo el mismo status ontológico que
al espacio, incluso había dudas acerca del status ontológico del tiempo.
Un mero desplazamiento en el tiempo, en virtud de la
equivalencia cualitativa de los instantes sucesivos, no puede tener ningún
efecto físico; los cambios en los cuerpos físicos únicamente deben resultar de
causas físicas que actúan en el tiempo, no del tiempo en sí. Por tanto,
ineficacia causal del tiempo, unidad de la naturaleza en el tiempo,
universalidad intemporal de las leyes de la naturaleza.
Hay una cierta intemporalidad ambigua del espacio. El
espacio, aunque inmutable, perdura a través del tiempo.
El tiempo es entendido como una serie infinita de
espacios instantáneos sucesivos, cualitativamente idénticos que difieren por
sus posiciones en el curso universal del tiempo.
Aunque el espacio clásico era inmutable, no es cierto que
fuera intemporal; la inmutabilidad y la duración no eran incompatibles según la
doctrina clásica del tiempo.
La verdadera intemporalidad pertenecía únicamente a los
espacios sucesivos individuales de los que cada uno, en virtud de su carácter
instantáneo, sólo contenía relaciones puramente espaciales. Así, incluso la
ciencia clásica parecía conducir a la conclusión de que el tiempo es
receptáculo no sólo del material físico variable, sino también del propio
espacio.
La materia era considerada como el plenum, algo impenetrable que llena completamente ciertas regiones del espacio y que persiste a través del tiempo aún tratándose de cambiar el lugar.
La materia era considerada como el plenum, algo impenetrable que llena completamente ciertas regiones del espacio y que persiste a través del tiempo aún tratándose de cambiar el lugar.
Es el concepto de más amplia generalidad, es comparable
al concepto de Ser, reúne todos los atributos del Ser de Parménides. La materia
y el ser se identifican originalmente.
La materia es espacio lleno y sus elementos constitutivos
son impenetrables, indivisibles, indestructibles, rígidos y homogéneos. La
indivisibilidad de las últimas partículas era otra consecuencia de la
definición de la materia. Este atributo de la materia se convirtió en una de
las piedras angulares de la teoría atómica.
La materia tiene constancia o permanencia. Se creía que
los últimos elementos de la materia eran constantes en su masa, en su volumen y
en su forma. El principio de la constancia de la masa implica lo que se conoce
hoy como principio de la conservación de la materia; si la masa cósmica total
es la suma total de las masas atómicas,
entonces la constancia de las masas atómicas implica la constancia de toda la
masa del universo. La constancia de la masa es consecuencia del principio de la
conservación de la materia. Por lo tanto el volumen atómico es inmutable a
través del tiempo.
El espacio y el tiempo tienen inacción causal. La
existencia de los átomos no se deriva de la definición de materia. Demócrito
mismo era consciente de la posibilidad lógica de concebir un átomo tan grande
como el universo.
El número de sistemas referenciales, según Newton es
ilimitado, pero hay uno que tiene un carácter privilegiado y único: el espacio
absoluto, que era inmóvil e independiente de los cuerpos físicos. Un cuerpo que
se mueve con respecto a su espacio absoluto está en movimiento absoluto.
El movimiento es el desplazamiento de algo y ese algo
sólo es un cuerpo material que existiendo en el espacio y en el tiempo, no es
idéntico a ellos. El concepto clásico de movimiento requería de la materia
discontinua. El movimiento es un cambio de coordenadas espaciales en el tiempo.
Si el movimiento implica materia, no
ocurre así a la inversa. En la definición básica de materia no está contenido
el movimiento. El movimiento no se puede derivar ni del espacio ni del tiempo
ni de la materia. Por ello adquirió el carácter de una entidad independiente y
casi sustancial y permanece constante.
En Leucipo y Demócrito el espacio está correctamente
considerado no sólo como infinito sino también como homogéneo e isotrópico,
siendo equivalentes todas sus direcciones. Sus átomos se mueven en todas las
direcciones y cambian la dirección del movimiento solamente chocando unos con
otros; el peso de los átomos no es una cualidad primaria de la materia, sino un
efecto del medio que la rodea. Las únicas cualidades de los átomos de Demócrito
son su impenetrabilidad e inercia. El movimiento es inherente a los átomos a
diferencia de lo que sucede en la física clásica.
En Aristóteles se niega la constancia del movimiento;
todo lo que se mueve se mueve porque y mientras lo mueva algún movedor. Se
necesita fuerza para mantener un cuerpo en movimiento en el universo
aristotélico. En la física clásica, el movimiento era considerado como realidad
substancial que se conserva a través del tiempo, mientras que sólo cambia su
distribución espacial.
El esquema mecánico de la naturaleza se puede resumir en
las cinco proposiciones siguientes:
1. La
materia, que es discontinua en su estructura, o sea, que se compone de unidades
absolutamente rígidas y compactas, se mueve a través del espacio según las
estrictas leyes de la mecánica.
2. Todas
las diferencias aparentemente cualitativas de la naturaleza se deben a las
diferencias de configuración o movimiento de estas unidades básicas o de sus
agregados.
3. Todos
los cambios aparentemente cualitativos son meramente efectos superficiales del
desplazamiento de las unidades elementales o de sus agregados.
4. Toda
acción recíproca entre los corpúsculos básicos se debe exclusivamente a su
impacto directo. La acción a distancia es una simple figura de dicción.
5. La
variedad cualitativa, así como la transformación cualitativa, son adiciones
psíquicas de la mente humana perceptora; no pertenecen a la naturaleza de las
cosas.
Según
Boscovich, Kant, J.S. Mill, Comte, Wundt, J.B. Stallo, E. Mach, la acción a
distancia no es imposible. La aversión a la acción a distancia es meramente un
prejuicio de nuestra imaginación condicionada.
La
idea dinámica, que veía la última esencia de la materia en fuerzas que emanaban
de centros como puntos y actuaban instantáneamente a través de la distancia,
era representada especialmente por Boscovich, Kant y Faraday. El dinamismo
afirmaba que se halla más en armonía con el principio de continuidad que el
atomismo. No tiene que aceptar el
arbitrario radio finito de las partículas materiales. Al contrario que el
atomismo, no conduce a la consecuencia de que las velocidades de las partículas
que chocan cambian abruptamente sobre las superficies rígidas de los átomos.
Aceptando la fuerza como entidad física primaria cuya magnitud y signo varían
con la distancia, explica la impenetrabilidad y la gravedad al mismo tiempo. La
impenetrabilidad resulta de la fuerza repulsiva en la inmediata vecindad del
centro dinámico, mientras que la gravedad es una consecuencia de hecho de que
la misma fuerza invierte su signo a cierta distancia. Por tanto, no hay
necesidad de pesados modelos mecánicos. Esto, y la eliminación de la distinción
entre la partícula y el campo de fuerza que la rodea, tienen un núcleo casi
moderno.
El
mecanicismo eliminaba la acción a distancia. La acción a distancia es sólo una
apariencia debida a la limitación de nuestra percepción sensorial. Toda
influencia física es, en definitiva alguna especie de contacto directo. Newton
creó un modelo teórico de éter para explicar la acción a distancia mediante las
partículas emitidas, otros también, Maxwell.
Frente
al dinamismo, el mecanicismo siguió siendo muy superior tanto en lógica como en
su interpretación de los datos empíricos.
El energetismo es una continuación
modificada del dinamismo. En el dinamismo, la entidad fundamental es la fuerza.
En el energetismo es la energía. Se postulaba un éter electromagnético para
sustituir al éter mecánico.
La tendencia a disolver la individualidad
de las partículas básicas de la materia en la unidad de un medio cósmico que
penetrara todo fue una de las consecuencias de la doctrina de la acción a
distancia. Es la teoría de la fluidez de
la materia, cuyo rastro se puede seguir hasta Descartes y Hobbes. Sin embargo
las teorías del éter nunca fueron predominantes frente al atomismo.
El
concepto clásico de causalidad presupone en primer lugar la continuidad
espacio-temporal, en segundo lugar la simultaneidad absoluta de incluso los
sucesos más distantes y en tercer lugar los corpúsculos con sus posiciones y
velocidades claramente definibles. Esta es la idea cinético corpuscular de la
naturaleza que en un sentido más amplio incluye el dinamismo, el energetismo y
las teorías electromagnéticas del éter.
Según la física clásica cualquier
configuración instantánea de un sistema aislado implica lógicamente todas las
configuraciones futuras del sistema. Su historia futura se ve así virtualmente
contenida en su estado presente, que a su vez se ve lógicamente contenido en
sus estados pasados. Lo que sucede con cualquier sistema aislado debe suceder
con todo el universo, siempre que el universo en sí posea el carácter de un
sistema aislado.
Según Pierre Simon de Laplace:
“Un
intelecto que en un instante dado conociese todas las fuerzas que actúan en la
naturaleza y la posición de todas las cosas de que se compone el mundo
–suponiendo que dicho intelecto fuese lo bastante vasto para someter estos
datos al análisis- abarcaría en la misma fórmula los movimientos de los cuerpos
más grandes del universo y los de los átomos más pequeños; para él no sería
nada incierto, y el futuro, lo mismo que el pasado, sería presente a sus ojos.”
En este concepto de Laplace acerca
de la causalidad, que se ha convertido en artículo del credo ortodoxo de la
ciencia clásica, subyace la afirmación de que la historia real del universo
físico puede ser representada como una serie matemáticamente continua de
estados instantáneos, representándose cada estado por una configuración instantánea,
de un número fantásticamente grande de entidades corpusculares simultáneas con
posiciones y velocidades claramente definibles; cada una de estas
configuraciones se ve implicada por otra anterior, mientras que, a su vez,
implica otra futura.
Es
apenas sorprendente que la primera formulación exacta del determinismo riguroso
apareciese al mismo tiempo que el primer bosquejo claro de la idea cinético
corpuscular de la naturaleza. Demócrito afirmó ya que por necesidad se hallan
preordenadas todas las cosas que fueron, son y serán.
En la física clásica el tiempo tiene
un carácter accidental y superficial.
Las causas implican sus efectos;
pero también a la inversa, de los efectos se pueden derivar las causas. La
equivalencia lógica de causa y efecto borra o tiende a borrar la distinción
entre el pasado y el futuro. El tiempo es reversible. Es posible la repetición.
En el modelo cinético corpuscular, el tiempo pierde su irreversibilidad. Si
suponemos que el universo se compone de un número finito de elementos, debe
repetirse finalmente el estado idéntico del universo. La idea de repetición
eterna aparece como su consecuencia lógica. Así desaparece la diferencia entre
el pasado y el presente y el futuro. Todos los estados del universo se implican
unos a otros independientemente de su orden temporal. No hay novedad en el
universo, la contingencia no es más que un síntoma de la ignorancia humana.
(Demócrito y Spinoza).
Lo
que llamamos dirección del tiempo se despoja de su significado y el pasado, el
presente y el futuro se mezclan en un modelo enorme, desprovisto de tiempo.
5. La física contemporánea y sus implicaciones
filosóficas.
Toda
la historia de los conceptos de la materia, el espacio y el tiempo es la
historia de una especulación metafísica que dura varios siglos. Sólo con la
ciencia moderna se han hecho operativos en sentido pleno y se han vinculado a
la medida de estos conceptos; lo cual, sin embargo, no hace otra cosa que dar
cumplimiento al impulso original hacia la conceptualización, es decir, hacia la
abstracción del espacio-tiempo perceptivo y de la cualidad para los fines de la
actuación práctica y pública.
Nuestra
imagen actual del espacio y del tiempo ha sido creada por la ciencia,
especialmente por la física del siglo XVII.
Las
dificultades del concepto de espacio absoluto de Newton se hicieron más
conspicuas cuando los físicos de 1850-1900 empezaron a afrontar seriamente la
cuestión del movimiento absoluto. Un cuerpo en reposo con respecto al espacio
newtoniano se halla en reposo absoluto, mientras que un cuerpo en movimiento
con respecto al espacio newtoniano se halla en movimiento absoluto.
Todos
los sistemas inerciales son dinámicamente equivalentes y parece ser asunto de
convencimiento el considerar a cualquiera de ellos como idéntico al sistema
absoluto de referencia.
Si
existe el espacio absoluto sin movimiento, su existencia es inverificable. Ya
Berkeley y Leibniz rechazaron el espacio absoluto.
Así
hay entonces una equivalencia dinámica de todos los sistemas inerciales. El
experimento de Michelson-Morley demostró que el movimiento de la Tierra a
través del éter hipotético no tenía la menor influencia sobre la velocidad de
las ondas electromagnéticas.
Hay
una pluralidad de tiempos locales. El tiempo se halla sujeto a la acción causal
por medio de los procesos físicos y, a su vez, afecta a los procesos físicos;
desaparecen su independencia y su inacción causal.
La
principal diferencia entre la actitud de Einstein y la de Lorentz-Fitzgeral era
que Einstein consideraba el resultado negativo de todos los experimentos que
establecían la constancia de la velocidad de la luz como una de las facetas
últimas e irreductibles de la realidad física, mientras que Lorentz y
Fitzgerald esperaban explicar la constancia de la velocidad de la luz como una
especie de afortunada o desafortunada coincidencia que puede ser derivada de
las leyes no modificadas de la mecánica.
Además
del movimiento de los cuerpos materiales, regulado por las leyes de la
mecánica, existen en la naturaleza fenómenos de tipo ondulatorio. Entre éstos,
las ondas sonoras se pueden reducir, en última instancia, al movimiento de las
partículas (moléculas) materiales (movimiento vibratorio) que constituyen el
medio en el que la onda se propaga. Por lo tanto, la velocidad de propagación
del sonido en un medio en reposo no depende de la velocidad del foco sonoro.
Sin embargo, para un observador que se mueve respecto al medio, la velocidad de
propagación del sonido varía según la velocidad con la que dicho observador se
mueve. Resulta claro, por ejemplo, que un observador que se mueve con la
velocidad del sonido no podrá percibir un sonido que se propaga en su misma
dirección, pero que se origina detrás de él, ya que el sonido le persigue sin
alcanzarlo; en este caso, la velocidad de propagación del sonido respecto al
observador es nula.
En
el caso de las ondas luminosas o, más generalmente, de las radiaciones
electromagnéticas de cualquier longitud de onda, un razonamiento análogo lleva
a consecuencias muy diferentes. En primer lugar, la luz se propaga a través del
espacio vacío y, por consiguiente, es imposible atribuir sus leyes de
propagación a propiedades mecánicas de la materia. Hasta finales del siglo XIX
se admitía que la luz se propagaba en un medio, el éter, dotado de propiedades
peculiares y diferentes de las de la materia ordinaria. De modo análogo a lo
que sucede con la propagación del sonido en un medio material, la velocidad de
propagación de la luz en el hipotético éter resulta independiente del
movimiento de la fuente luminosa. Si, por lo tanto, el éter es un medio que no
es arrastrado por la materia en su movimiento, es de esperar que un observador
en movimiento respecto al éter encuentre para la velocidad de la luz un valor
diferente del obtenido por un observador en reposo respecto al mismo. De
acuerdo con la teoría del éter, un rayo luminoso debería emplear más tiempo en
alcanzar a un observador que viaja en su mismo sentido que el que emplearía en
alcanzar a otro que fuera a su encuentro. De esto se deduce, y es importante
subrayarlo, que en el caso de los fenómenos electromagnéticos no debería ser
válido el principio de relatividad de Galileo, puesto que sería posible
comprobar con experiencias de óptica el movimiento rectilíneo y uniforme de un
sistema respecto al éter. Incluso los sistemas inerciales dejarían de ser
equivalentes entre sí, porque la velocidad de la luz sería diferente en cada
uno de ellos. Esto, lógicamente, no es
válido para las ondas sonoras, dado que éstas corresponden, como se ha dicho, a
movimientos oscilatorios de partículas materiales para las cuales el principio
de relatividad es siempre válido.
El experimento que hizo tambalearse la teoría del éter y,
al mismo tiempo, sirvió de base a la teoría de la relatividad de Einstein fue
realizado por Michelson y Morley en 1881, y repetido luego por Michelson con
instrumentos de más precisión que confirmaron definitivamente el resultado
primitivo. La finalidad de esta experiencia era poner de manifiesto el
movimiento de la tierra respecto al éter, midiendo con un interferómetro la
diferencia de caminos recorridos en tiempos iguales por dos rayos luminosos que
se propagan en direcciones diferentes y, por lo tanto, según la teoría
expuesta, con velocidades también diferentes. Contra todo lo previsto, no se apreció
diferencia alguna, cualquiera que fuese la dirección de propagación de los dos
rayos luminosos respecto a la dirección de la trayectoria de la Tierra, en su
movimiento de traslación alrededor del Sol. La experiencia llevaba por tanto a
la conclusión de que la velocidad de la luz en el vacío era la misma en todas
las direcciones, independientemente del movimiento de la Tierra. Se planteó
entonces esta paradoja: por un lado, la independencia de la velocidad de la luz
respecto al movimiento de la fuente confirmaba que el éter no era arrastrado
por la fuente, y, por otro la independencia de la velocidad de la luz con
referencia al movimiento del observador era compatible únicamente con la
hipótesis de por sí muy poco plausible, de que el éter fuese arrastrado por la
Tierra en su movimiento. De todas formas el arrastre del éter fue descartado
por ser incompatible con el fenómeno de la aberración de las estrellas fijas.
Después de numerosas tentativas (Lorentz) Einstein propuso una solución al
formular una teoría basada en el abandono del concepto de éter y en la adopción
de dos postulados fundamentales: el primero afirma que la velocidad de la luz
en el vacío es constante en todos los sistemas de referencia con movimiento
relativo y uniforme entre sí; el segundo confirma la validez universal del
principio de relatividad para todos los fenómenos físicos, desde los mecánicos
hasta los electromagnéticos.
Una de las consecuencias más revolucionarias de los
postulados enunciados es, sin duda, la necesidad de abandonar el concepto de
tiempo absoluto. Desaparece el tiempo absoluto, igual para todos los sistemas,
respecto del cual todos los sucesos son catalogados unívocamente como
pertenecientes a un pasado, un presente o un futuro, para ser sustituido por el
concepto relativo al estado de movimiento del sistema en cuestión. Como
consecuencia inmediata desaparece también el concepto de simultaneidad absoluta
de dos sucesos. Si para un observador dos sucesos son simultáneos, ya no lo
serán para otro observador en movimiento relativo rectilíneo y uniforme
respecto al primero. También es posible, en determinadas condiciones, que,
mientras para un observador dos sucesos acaecen uno después del otro, para un
segundo observador, en movimiento respecto al primero, la sucesión temporal se
presente invertida. Sin embargo, esto sólo puede ocurrir cuando entre los dos
sucesos no existe relación de causalidad, ya que el efecto producido por una
determinada nunca puede ser anterior a ella para ningún observador, cualquiera
que sea su movimiento.
De modo análogo se puede ver también el concepto de
longitud, y por lo tanto el de espacio deja de ser absoluto para pasar a ser
relativo al sistema de referencia.
De cuanto se ha dicho puede deducirse, además, una
consecuencia importante de la teoría de la relatividad: la imposibilidad para
cualquier cuerpo material de alcanzar una velocidad igual o superior a la de la
luz en el vacío. En efecto, si fuese posible transmitir señales (distintas,
desde luego, de aquellas transportadas por ondas electromagnéticas) a una
velocidad tan grande como se quisiera, se conseguiría de forma absoluta que dos
sucesos fueran simultáneos en cualquier sistema de referencia, resultado que,
como hemos visto, está en contradicción con las consecuencias sacadas de los
postulados de Einstein. Por lo tanto la luz es la velocidad límite. Por ello,
la composición de velocidades deja de ser válida cuando se consideran
velocidades próximas a la de la luz. Por otro lado, cuando un cuerpo en
movimiento se acerca a la velocidad de la luz, su masa aumenta. Estrechamente
ligada a esta propiedad está la ley de equivalencia entre masa y energía, una
de las consecuencias más importantes de la relatividad. En efecto, si la masa
de un cuerpo aumenta al aumentar su velocidad, esto quiere decir que la energía
cinética adquirida por el cuerpo, equivalente al trabajo realizado por la
fuerza externa aplicada, ha sido almacenada por el cuerpo bajo la forma de un
aumento de masa. Esta equivalencia entre energía cinética y masa es válida también
para cualquier otra forma de energía, ya sea potencial, térmica, eléctrica,
magnética o gravitatoria, dado que una forma de energía se puede transformar en
otra. Cuantitativamente, la relación de equivalencia entre la energía E y la
masa correspondiente, m, adquirida por un cuerpo viene dada por la célebre
ecuación de Einstein: E=mc2.
Se ha visto que en un sistema no inercial un cuerpo en
ausencia de fuerzas exteriores no se mueve con movimiento rectilíneo uniforme,
sino que lo hace como si estuviese sometido a una fuerza (fuerza de inercia)
que resulta proporcional a su masa (masa de inercia). De forma completamente
análoga se comporta un cuerpo sometido a la atracción gravitatoria de otro: en
tal caso, la fuerza que se ejerce sobre el primero es proporcional a su masa
gravitatoria. De antemano no existe razón alguna para que la masa de inercia y
la masa gravitatoria tengan que coincidir, dado que son magnitudes que se
manifiestan en fenómenos físicos completamente diferentes; sin embargo, la experiencia
demuestra que éstas son proporcionales entre sí: si la masa inercial es doble
que la de otro, su masa gravitacional será también doble. De aquí deriva, como
consecuencia, la equivalencia desde el punto de vista de la mecánica, entre un
sistema de referencia situado en un campo gravitatorio uniforme y un sistema de
referencia uniformemente acelerado. El principio de equivalencia de Einstein,
base de la teoría de la relatividad general, consiste en postular que, no sólo
para las leyes de la mecánica, sino también para todas las leyes de la física,
un sistema uniformemente acelerado y un campo gravitatorio uniforme producen
los mismos efectos. Esto significa, por ejemplo, que toda energía, cualquiera
que sea su forma, no sólo tiene una inercia, como prevé la relatividad
restringida, sino también un peso. Como consecuencia de este principio es
posible, por ejemplo, prever que un reloj situado en una región donde el
potencial gravitatorio es bajo, debe funcionar más lentamente que otro situado
en una región de potencial gravitatorio más elevado. La extensión del principio
de equivalencia a campos gravitatorios no uniformes y, por tanto, a sistemas
sometidos a cualquier tipo de aceleración, constituye la teoría de la
relatividad general.
