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LA PRIMERA RELATIVIDAD: EL PRINCIPIO DE MACH

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Cuando estamos detenidos en un vehículo, junto a otro, a veces nos cuesta un instante darnos cuenta cuál de los dos vehículos se está moviendo realmente. Ese mismo fenómeno nos hizo pensar durante siglos que es el Sol quién se mueve alrededor de nosotros y no al revés. El físico austriaco Ernst Mach, lidió en el s. XIX con la cuestión de cómo saber qué objeto se mueve realmente.

Discrepancias

Newton creía que el espacio era un fondo absoluto, como una cuadrícula respecto a la cual podía describirse el movimiento a través de coordenadas fijas. Pero Mach discrepaba completamente: siguiendo la línea de Gottfried Leibniz (el más férreo competidor de Newton), creía que sólo tenía sentido el movimiento relativo, es decir si se le medía con respecto a otro objeto, convirtiéndose así en el precursor inmediato de Einstein en cuanto a relatividad.

Argumentos

Mach argumentaba que, dado que una pelota se mueve indistintamente en cualquier parte de la Tierra a pesar de cambiar su ubicación en el espacio y a su vez se mueve distinto en la Luna que en la Tierra, no es la ubicación en el espacio lo que determina la forma en la que los objetos se mueven, sino la atracción gravitatoria producida por la masa. ¿Pero qué es exactamente la masa?

Es la cantidad de materia que tiene un objeto, es la suma de las masas de todos los átomos que lo conforman. La mayoría de personas confunden masa con peso, pero no son lo mismo. La masa es la cantidad de materia que tiene un objeto y el peso es la fuerza con la que la Tierra atrae una masa hacia ella. Una persona pesa menos en la Luna que en la Tierra debido a que la gravedad en la Luna es menor, pero su masa sigue siendo la misma, la cantidad de átomos que la componen no ha cambiado.

¿Nos da la masa una idea de lo difícil que es mover un objeto?

No exactamente, lo que describe eso con más precisión es el concepto de inercia. Un objeto con mucha inercia será muy difícil de mover, mientras que uno con poca inercia será movido muy fácilmente. Galileo Galilei fue quien introdujo el principio de inercia que luego Newton convertiría en su primera ley y que nos viene a decir lo siguiente: si no se aplica ninguna fuerza sobre un objeto, su estado de movimiento no cambia. Si está en reposo, seguirá en reposo. Si se mueve, continuará haciéndolo con la misma velocidad y en la misma dirección. Un momento…

¿pero acaso una bola de billar no se detiene sola después de darle un empujón inicial?

No. Actúa sobre ella la fuerza de rozamiento de la mesa. El principio se cumple fielmente en el espacio exterior donde no hay fuerza de rozamiento alguna. Si una nave espacial va a cierta velocidad, en cierta dirección, continuará así por siempre, excepto que sea influenciada por una fuerza gravitatoria y terminé estrellándose contra un cuerpo celeste.

Nos habíamos quedado en que no es la ubicación en el espacio lo que determina la forma en la que los objetos se mueven, sino la atracción gravitatoria producida por la masa. Recordemos que la gravedad no sólo está en función de la masa de los objetos que se atraen, sino también en función de la distancia que los separa. Para ser más precisos, la gravedad disminuye con el cuadrado del inverso de esta distancia. Así, si la distancia se duplica, la gravedad disminuye hasta la cuarta parte. Si la distancia se triplica, la gravedad disminuye hasta la novena parte, y así sucesivamente.

¿Pero entonces cómo, en definitiva, podemos saber qué objetos se mueven?

Según Mach y Leibniz, necesitamos objetos externos que sirvan como referentes para poder dar sentido al movimiento y a conceptos como la inercia. Nunca sabríamos si es nuestro vehículo o el de al lado el que se mueve, si no tuviésemos el suelo o algún otro objeto cercano como referencia. De igual manera nunca sabríamos si somos nosotros quiénes giramos alrededor del Sol o es al revés, si no tuviésemos a las estrellas como referencia.

Las ideas del movimiento relativo de este físico austriaco inspiró a muchos físicos posteriores, entre ellos, por supuesto, a Einstein, quién elaboró sus teorías sobre la relatividad especial y general a partir de esas ideas y además acuñó el término “El principio de Mach”. ¡Vaya homenaje!

 

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1 comentario
  1. Francisco dice

    Interesante articulo. Casualmente hoy escuché algo sobre este tema en un programa de History Channel; era un tema desconocido para mi

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