El principio básico, que fue el eje de todas nuestras consideraciones anteriores, fue el principio especial de la relatividad, es decir, el principio de la relatividad física de todo movimiento uniforme. Analicemos una vez más su significado cuidadosamente.
El principio de la relatividad de Galileo
En todo momento estuvo claro que, desde el punto de vista de la idea que nos transmite, todo movimiento debe considerarse sólo como un movimiento relativo. Volviendo al ejemplo que hemos utilizado frecuentemente del terraplén y del vagón de ferrocarril, podemos expresar el hecho de que el movimiento aquí se produce de las dos formas siguientes, ambas igualmente justificables:
(a) El vagón está en movimiento con respecto al terraplén,
(b) El terraplén está en movimiento con respecto al vagón.
En (a) el terraplén, en (b) el carro, sirve como cuerpo de referencia en nuestra exposición de la moción que tiene lugar. Si se trata simplemente de detectar o describir el movimiento en cuestión, en principio es indiferente a qué cuerpo de referencia referimos el movimiento. Como ya hemos mencionado, esto es evidente, pero no debe confundirse con la afirmación mucho más amplia llamada «principio de relatividad», que hemos tomado como base de nuestras investigaciones.
El principio que hemos utilizado no sólo sostiene que podemos elegir igualmente el vagón o el terraplén como nuestro cuerpo de referencia para la descripción de cualquier acontecimiento (porque también esto es evidente). Nuestro principio afirma más bien lo siguiente: si formulamos las leyes generales de la naturaleza tal como se obtienen de la experiencia, haciendo uso de
a) el terraplén como cuerpo de referencia,
b) el vagón de ferrocarril como cuerpo de referencia,
Entonces estas leyes generales de la naturaleza (por ejemplo, las leyes de la mecánica o la ley de la propagación de la luz en el vacío) tienen exactamente la misma forma en ambos casos. Esto también se puede expresar de la siguiente manera: Para la descripción física de procesos naturales, ninguno de los cuerpos de referencia K, K1 es único (literalmente «marcado especialmente») en comparación con el otro.
Contrastes
A diferencia de la primera, esta última afirmación no tiene por qué ser necesariamente a priori; no está contenido en los conceptos de «movimiento» y «cuerpo de referencia» ni derivable de ellos; sólo la experiencia puede decidir si es correcto o incorrecto.
Sin embargo, hasta el momento no hemos mantenido en modo alguno la equivalencia de todos los cuerpos de referencia K en relación con la formulación de las leyes naturales. Nuestro curso fue más en las siguientes líneas. En primer lugar, partimos de la suposición de que existe un cuerpo de referencia K, cuya condición de movimiento es tal que respecto de él se cumple la ley de Galileo: una partícula abandonada a sí misma y suficientemente alejada de todas las demás partículas se mueve uniformemente en línea recta.
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Con referencia a K (cuerpo de referencia galileo), las leyes de la naturaleza debían ser lo más simples posible. Pero además de K, en este sentido se debe dar preferencia a todos los cuerpos de referencia K1, que deben ser exactamente equivalentes a K para la formulación de las leyes naturales, siempre que se encuentren en un estado de movimiento rectilíneo uniforme y no giratorio con respecto a K ; todos estos cuerpos de referencia deben considerarse cuerpos de referencia galileanos. La validez del principio de relatividad se asumió sólo para estos cuerpos de referencia, pero no para otros (por ejemplo, los que poseen otro tipo de movimiento). En este sentido hablamos del principio especial de la relatividad, o teoría especial de la relatividad.
En contraste con esto queremos entender por «principio general de la relatividad» la siguiente afirmación: Todos los cuerpos de referencia K, K1, etc., son equivalentes para la descripción de los fenómenos naturales (formulación de las leyes generales de la naturaleza), cualesquiera que sean. puede ser su estado de movimiento. Pero antes de continuar, conviene señalar que esta formulación debe ser reemplazada más adelante por otra más abstracta, por razones que se harán evidentes más adelante.
Conclusiones del principio de la relatividad
Dado que la introducción del principio especial de la relatividad ha sido justificada, todo intelecto que se esfuerce por lograr la generalización debe sentir la tentación de aventurarse a dar un paso hacia el principio general de la relatividad. Pero una consideración simple y aparentemente bastante confiable parece sugerir que, al menos por el momento, hay pocas esperanzas de éxito en tal intento; Imaginémonos trasladados a nuestro viejo amigo el vagón de ferrocarril, que viaja a un ritmo uniforme. Mientras se mueve uniformemente, el ocupante del vagón no es sensible a su movimiento, y es por esta razón que puede interpretar sin desgana los hechos del caso como si indicaran que el vagón está en reposo, pero el terraplén en movimiento. Además, según el principio especial de la relatividad, esta interpretación está bastante justificada también desde el punto de vista físico.
Si el movimiento del vagón se transforma ahora en un movimiento no uniforme, como por ejemplo mediante una fuerte aplicación de los frenos, entonces el ocupante del vagón experimenta una correspondiente sacudida fuerte hacia adelante. El movimiento retardado se manifiesta en el comportamiento mecánico de los cuerpos en relación con la persona en el vagón de ferrocarril.
El comportamiento mecánico es diferente al del caso anteriormente considerado, y por esta razón parecería imposible que se cumplan las mismas leyes mecánicas con respecto al carro que se mueve de manera no uniforme, que con respecto al carro cuando está en reposo o en reposo. Movimiento uniforme.
En cualquier caso, está claro que la ley de Galileo no se cumple con respecto al carro que se mueve de manera no uniforme. Debido a esto, nos sentimos obligados en la coyuntura actual a conceder una especie de realidad física absoluta al movimiento no uniforme, en oposición al principio general de la relatividad. Pero en lo que sigue pronto veremos que esta conclusión no puede mantenerse.
