Principio de relatividad galileano

Publicado: 28 enero 2014 en Filosofía de la ciencia
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Una de las ideas de la historia de la ciencia que más me impactaron cuando conseguí entenderla bien (si es que aún hoy la entiendo del todo bien) es el principio de relatividad galileano, formulado por Newton en su segunda ley del movimiento. La ley newtoniana dice así: todo objeto está en movimiento o en reposo a no ser que se ejerza una fuerza sobre él. Aparentemente no parece gran cosa para el lego en historia de la física, pero es una frase altamente revolucionaria. Aristóteles pensaba, con su habitual sentido común, que el estado natural de un objeto era el reposo. Cuando observamos la naturaleza los objetos parecen estar quietos a no ser que algún tipo de fuerza los mueva. Cuando esa fuerza deja de ejercer su acción el objeto deja lentamente de moverse hasta quedar de nuevo quieto. Con esta idea se vivió desde la Grecia clásica hasta el Renacimiento, hasta que llegó la egregia mente de Galileo Galilei.

El experimento es bien sencillo, tan trivial que parece imposible que a nadie se le ocurriera hacerlo antes. Si observamos un barco en movimiento y lanzamos un objeto desde su mástil, su trayectoria variará en función de donde esté situado el observador. Si somos un marinero que está dentro del barco veremos que el objeto tiene una trayectoria rectilínea desde lo alto del mástil hasta la cubierta. Sin embargo, si somos Galileo y observamos el mismo movimiento desde nuestro telescopio en tierra firme, veremos que hace una curva acompañando el movimiento del barco. Es algo trivial pero que tiene que hacer rechinar nuestras neuronas: ¿cómo es posible que el mismo movimiento tenga dos trayectorias distintas? Parece que algo o se mueve en línea recta o lo hace siguiendo una curva pero… ¿ambas a la vez? ¡No puede ser!

´+Relatividad de Galileo

La conclusión es alucinante: no existe ninguna trayectoria “real”, absoluta, válida para todos los observadores posibles, sino que hay tantas trayectorias como observadores, y si pensamos que podrían existir un número indeterminado de posiciones y velocidades desde las que observar… ¡hay infinitas trayectorias posibles! Infinitos galileos situados en infinitas posiciones diferentes observarían trayectorias distintas.

La importancia de este hallazgo es capital pues suponía un durísimo golpe a la física aristotélica. Como para el griego existían el movimiento y el reposo absolutos, para mover el mundo eran necesarios un montón de motores que transmitían por contacto (evidentemente, desconocía las fuerzas a distancia como la gravedad) el movimiento a cada móvil existente. En su compleja cosmología, existían un montón de esferas de éter que envolvían el universo y se movían unas a otras hasta llegar a Dios, al motor inmóvil, aquella fuerza absoluta que movía sin moverse ni ser movida. Cuando Galileo formula su principio todo esto salta por los los aires. No existe un motor absoluto porque el movimiento no es objetivo, es relativo a cada observador. Si, por ejemplo, todo el universo estuviera constituido por una serie de objetos que se mueven en la misma dirección a la misma velocidad, nadie podría afirmar, siendo uno de esos móviles, si algo se mueve o todo está quieto. Sencillamente, en ese universo, no existiría el concepto de movimiento. De la misma forma, en un universo en el que solo existiera un objeto, tampoco podría decirse si está en movimiento o reposo, pues no habría ningún observador externo, ningún punto de referencia desde el que juzgar la trayectoria. Y es que el movimiento no es una propiedad del objeto, no puede explicarse apelando únicamente al objeto móvil, sino que hace falta un mínimo de un segundo objeto que, además mantenga una dirección o velocidad diferentes con respecto al primero, para poder hablar de movimiento. Por eso podemos volver a insistir en la necesidad de basar nuestro conocimiento en una ontología de relaciones más que en una ontología objetualista. El movimiento es una relación, no una propiedad objetiva.

El concepto fundamental de la madre de todas las ciencias, aquella que pretende reducirlo todo a sus leyes, el concepto de movimiento, es relativo, es subjetivo. Pero, precaución amigo conductor, subjetivo no quiere decir “construido culturalmente por el individuo”, ni “creado o inventado” o “una mera idea en la mente de alguien”. El movimiento es real: un hombre del siglo XII, un masái, y yo observamos la misma trayectoria que Galileo siempre que estemos en su mismo lugar. El movimiento es perfectamente real y objetivo en el sentido de externo a nosotros, solo que es algo que solo existe en relación con otros objetos, no por sí mismo. Simplemente (o no tan simplemente), la cuestión reside en cambiar la perspectiva ontológica.

Pero no todo está perdido para los teístas nostálgicos de Aristóteles. Podríamos volver a apelar al ojo de Sauron: podría existir un centro del Universo, un lugar privilegiado desde el que observar la totalidad de lo real y, por lo tanto, poder determinar el movimiento y el reposo. Dios volvería a ser la percepción absoluta, el ojo que todo lo ve y que da objetividad a  la realidad. Todas nuestras observaciones de trayectorias serían erróneas ya que nosotros no estamos situados en el lugar de Dios. Sólo Él sabría cuál es el movimiento correcto de cada móvil. Berkeley podría no estar tan desencaminado como pudiera parecer (como pasa con todos los filósofos clásicos cuando se los estudia bien). No obstante, para mí todo eso es un mito: centro del universo, observador absoluto, motor inmóvil, causa incausada, idea de bien de la que todo emana… verdad absoluta, a fin de cuentas, no son más que diversas formas de representar ese anhelo humano de saberlo todo, de llegar al hegeliano fin de la historia. Mitos de la razón, al fin y al cabo.

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comentarios
  1. alberto dice:

    El cambio ontologico se produce ahora mismo al tratar de buscar particulas atomicas en los aceleradores y al teorizar en cosmologia.En el primer caso no hay materia sino interacciones y en el segundo el universo se creo como una burbuja dentro de dimensiones superiores .cabria teorizar igualmente que la vida existe en contraposicion a algo.

    del multiverso.Cabe teorizar que la vida existe

  2. Masgüel dice:

    Pese a afirmar que las matemáticas son el lenguaje del universo, Galileo a menudo explicaba sus ideas mediante ejemplos, en lugar de formulaciones. En el “Diálogo…” explica el principio de relatividad situándonos en un barco. La primera ley de Newton formula el principio de inercia, no el de relatividad. Aunque para Newton todo obedece a la voluntad divina, el movimiento no es relativo porque haya un observador absoluto, sino porque tiempo y espacio también lo son. Como después quiso Laplace, si tiempo y espacio son absolutos, existe la posibilidad de una perspectiva absoluta, aunque nadie la ocupe. Y sin embargo es la relatividad del movimiento lo que justifica, para Galileo y para Einstein, la universalidad de las leyes que lo rigen. Para ninguno de los dos el movimiento es subjetivo. No depende de la subjetividad del observador, solo del lugar que ocupa. Se trata de una perspectiva exclusivamente geométrica (un planteamiento muy clásico, añado).

    El principio de inercia, por otro lado, fundamenta la ontología de la mecánica clásica. Su generalización supone la negación de cualquier actividad intrínseca de la materia. La principal ruptura moderna con el aristotelismo no es la ruina de las esferas celestes, sino el acta de defunción de la physis. El principio de inercia inaugura un universo muerto.

  3. Masgüel dice:

    “Aunque para Newton todo obedece a la voluntad divina, el movimiento no es relativo porque haya un observador absoluto, sino porque tiempo y espacio también lo son.”

    Muy mal expresado. Para Newton el movimiento no es relativo. Y no lo es por el segundo motivo.

  4. Masgüel dice:

    “basar nuestro conocimiento en una ontología de relaciones más que en una ontología objetualista. El movimiento es una relación, no una propiedad objetiva.”

    Lo que planteas es una ontología dualista (y confusa) de relaciones y objetos. ¿Un cuerpo macrofísico es una relación entre objetos atómicos?. ¿Y un átomo es una relación entre objetos subatómicos?. Si aceptamos una ontología de relaciones y el movimiento es una relación, el movimiento es una propiedad objetiva. Me parece más útil resistirse a una ontología de substancias y tratar las relaciones como fenómenos.

  5. Masgüel:

    Para Newton el movimiento no es relativo porque tanto espacio como tiempo son los sentidos de Dios, el modo absoluto mediante el que Sauron percibe toda la realidad. Solo quitando al observador absoluto relativizamos el movimiento.

    Y no estoy planteando una ontología dualista. De primeras, solo denuncio que la historia de la ciencia y la filosofía se ha centrado demasiado en los objetos en cuanto a tales, olvidando de algún modo sus relaciones. Y de segundas, estoy de acuerdo contigo: yo tampoco acepto una ontología esencialista o substancialista y también creo que las relaciones deben ser tratadas como entidades ontológicas de pleno derecho. Es más, podría argumentarse sobre la quimera del objeto e incluso defender que únicamente existen relaciones. Sería interesante cambiar el concepto de objeto por el de red de relaciones.

  6. Masgüel dice:

    “No es la eternidad ni el infinito, sino que es eterno e infinito; no es la duración ni el espacio, pero perdura y está presente. Perdura por siempre, y está presente en todas partes; y, por el hecho de existir siempre y en todas partes, El constituye la duración y el espacio.”

    Digamos que Newton tenía un buen nudo en la picha.

    Respecto a la ontología de los objetos, se le puede dar otro par de vueltas. A efectos prácticos resulta mucho más sencillo tratar las configuraciones regulares como objetos. Y si hacemos caso a Quine, merecen ese tratamiento aquellos que protagonicen nuestras mejores teorías. Pero por este camino pisamos charcos: El objeto como constructo y la ontología como caja de herramientas.

    P.D. Un placer, como siempre. Soy más seco que un bocadillo de polvorones.

  7. sirnewton3813 dice:

    “Sería interesante cambiar el concepto de objeto por el de red de relaciones ”

    Totalmente de acuerdo Santiago, es más, creo que eso es lo correcto, las partículas, cosas, objetos, lo son como un resultado estadístico, el ojo ve un árbol, en tanto y un cuanto el ojo no es capaz de ver el amasijo de relaciones, pues eso, como relaciones, al final el cerebro establece una imagen global del entresijo de relaciones.

    El objeto es objeto por sus relaciones de relaciones de relaciones ad infinitum.

    Creo que al fin y al cabo se vive en un universo profundamente dinámico de relaciones, donde el objeto no es más que una forma de establecer un punto de referencia estable, que cuando se analiza el objeto desaparece y aparecen relaciones intrínsecas.

    Con respecto a que newton pensaba que el espacio y tiempo eran absolutos, creo que newton en su foro interno sabía que en parte eso hacía aguas, pero que le funcionaba a las mil maravillas para explicar de una forma coherente y dar base sólida a su teoría.

  8. wachovsky dice:

    las interacciones de los campos son la materia, así de la misma manera las ondas son las partículas. Dijo Planck sin pecar de platonismo soso:

    “Como hombre que ha dedicado su vida entera a la más clara y superior ciencia, al estudio de la materia, yo puedo decirles como resultado de mi investigación acerca del átomo, lo siguiente: No existe la materia como tal. Toda la materia se origina y existe sólo por la virtud de una fuerza la cual trae la partícula de un átomo a vibración y mantiene la más corta distancia del sistema solar del átomo junta. Debemos asumir que detrás de esta fuerza existe una mente consciente e inteligente. Esta mente es la matriz de toda la materia.”

    y no, ese centro si hubiese existido al principio ya se hubiese expandido con la expansión del universo (hinchado, deformado, agigantado anisotrópicamente), ese centro se sigue expandiendo, el espaciotiempo sigue emergiendo ¿de dónde? cual proyector holográfico sin centro ¿hasta cuándo? La energía oscura de la constante cosmológica y presión del vacío procede, si estaba por fuera del primigenio cigoto de Lemaitre y lo desencadenó aun prosigue fabricando más lugar para más de sus elementos expandidos. Lo interesante de Galileo así como lo has narrado es que llevó hacia Newton y sus conclusiones ulteriores, siglos después vino Einstein y vio exactamente lo mismo que Galileo a escalas mayores pero Newton II en Witten o en Maldacena, Planck Segundo no cuaja, no se hace carne.

  9. wachovsky dice:

    la Substancia sería a mi juicio a un mismo tiempo teologista como fisicalista (lo de los campos empezó en la mente de Faraday y él se lo convidó a Maxwell para que exprese mejor las relaciones entre luz, electricidad y magnetismo con cuaterniones) la mente matriz de campos cuánticos de todas las formas, materias e interacciones energéticas; ese fue el descubrimiento de Max Planck y no su invención. Saludos.

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