De Newton a Einstein y algo más

Victoria.- (Fernando Témer Oyarzún) Para Newton una de sus convicciones era que la materia ocupa un espacio absoluto, fijo e inmóvil, en el cual están puestas las estrellas, los planetas y todas las demás cosas, como los muebles en una casa. Dice al comienzo de sus “Principios matemáticos de la Filosofía natural”: “El espacio absoluto, por su propia naturaleza, sin relación a nada externo, permanece siempre similar a sí mismo e inconmovible. El tiempo absoluto, verdadero y matemático, por sí mismo y su propia naturaleza, fluye uniformemente sin estar sometido a nada externo.”
Para este genio del siglo dieciséis no sólo el espacio es absoluto, sino también lo es el tiempo. Son independientes uno de otro, y de cualquier forma de materia; ambos existen por sí mismo.
Pero la naturaleza siempre nos sorprende. Pongamos a prueba la segunda afirmación, que el tiempo es absoluto, que fluye de igual manera en cualquiera circunstancia. Para ello vamos a realizar un experimento imaginado haciendo viajar a una niña en un tren que se desplaza a una enorme velocidad, cercana a la luz. El carro es de lujo y el techo refleja la luz como si fuera espejo.
La niña enciende una linterna apuntando hacia arriba, de tal modo que para ella la luz sube verticalmente, rebota en el espejo y luego baja, también verticalmente, todo en un tiempo que ella registra con un cronómetro. La pregunta es, ¿demora lo mismo según un niño que ve pasar el tren desde la tierra? Para él el rayo se mueve además con el tren, de modo que inicia su recorrido hacia el techo en un lugar del paisaje y lo termina en otro, recorriendo un camino que parece una recta quebrada. Esta trayectoria es más larga que la que observa la niña, tal como el techo angulado de una casa es más largo que la altura que cubre. Entonces, ¿percibe el niño el mismo tiempo que la niña?
Según el primer postulado de Einstein la luz viaja con igual rapidez en el tren que en la tierra, y como el recorrido es mayor según el niño que la niña, para él toma un tiempo mayor en subir y bajar. Como ocurre con la masa, la diferencia es imperceptible hasta que no se llega a velocidades cercanas a la de la luz.
Esto demuestra que el tiempo medido en una veloz nave espacial no es el mismo que el de la Tierra: si los astronautas llevan un reloj idéntico al que quedó quieto en nuestro planeta, éste corre más rápido. Por ejemplo, si la nave anda al 99,9 por ciento de velocidad de la luz, el tiempo que marca el reloj en tierra es 22 veces mayor que el de la nave: se ha “dilatado”. No hay, pues, un tiempo único y universal como imagino Newton.
Un razonamiento similar se puede aplicar a la medición de distancia. Si un tren pasa a gran velocidad frente a nosotros y medimos su longitud, lo vemos más corto en la dirección en que se desplaza comparado con su tamaño cuando estaba detenido en la estación, como si hubiese contraído por el sólo hecho de moverse. Las distancias cambian con el movimiento de modo que no hay un espacio absoluto, inmutable y universal, al cual uno pueda referir los acontecimientos del mundo. Tanto el tiempo como el espacio son relativos.