En educación se denomina cambio conceptual al cambio de cosmovisión que experimentan los estudiantes cuando aprenden un nuevo contenido científico sobre algún fenómeno que echa por tierra las ideas previas que tenían sobre ese fenómeno. Un ejemplo sencillo lo tenemos cuando enseñamos a los alumnos que no se pueden separar los polos de un imán. Si partimos un imán en dos trozos, el resultado no es dos monopolos magnéticos separados, sino dos nuevos imanes, cada uno de ellos con su polo norte y su polo sur. Este hecho, que les parece "mágico" a los estudiantes cuando tienen una visión del imán como si fuera una especie de dipolo eléctrico, se vuelve natural cuando los estudiantes aprenden que las líneas de campo magnético son cerradas. El polo sur no es más que la parte del imán por donde entran las líneas. Si partimos el imán, hay una nueva zona por donde entran las líneas, con lo que podemos decir que se ha "creado" un nuevo polo sur. Y lo mismo podemos decir del nuevo polo norte, es una nueva zona por donde salen las líneas de campo. Una vez el estudiante ha experimentado ese cambio conceptual que le lleva a ver al imán como un conjunto de líneas de campo cerradas, las propiedades de éstos se entienden mucho mejor.
Este cambio conceptual es algo que tienen que experimentar los alumnos por ellos mismos. Es un paso que no pueden dar los profesores por ellos. Este es el motivo por el que, en muchas de las metodologías constructivistas que los profesores ponemos en práctica en la escuela, la acción de los profesores pasa fundamentalmente por provocar en los alumnos conflictos cognitivos que les generen motivación intrínseca. Resolviendo esos conflictos cognitivos es como los estudiantes experimentan el cambio conceptual que les lleva a aprender ese nuevo contenido científico.
Este cambio conceptual es algo que tienen que experimentar los alumnos por ellos mismos. Es un paso que no pueden dar los profesores por ellos. Este es el motivo por el que, en muchas de las metodologías constructivistas que los profesores ponemos en práctica en la escuela, la acción de los profesores pasa fundamentalmente por provocar en los alumnos conflictos cognitivos que les generen motivación intrínseca. Resolviendo esos conflictos cognitivos es como los estudiantes experimentan el cambio conceptual que les lleva a aprender ese nuevo contenido científico.
Como señalaron los historiadores de la ciencia A. Koyré y T. Kuhn, el mismo desarrollo histórico de loa ciencia está lleno de cambios conceptuales profundos que experimentaron los científicos. Se trata de las revoluciones científicas que, en la terminología kuhniana, implican cambios de paradigmas que redefinen de nuevo lo que se considera científico y lo que no.
Un ejemplo clásico lo podemos encontrar en el paso de la física aristotélica a la mecánica newtoniana. Para los aristotélicos, que creían que un cuerpo pesado se desplazaba, por su propia naturaleza, de una posición superior a una más baja hasta llegar a un estado de reposo natural, un cuerpo que se balanceaba simplemente estaba cayendo con dificultad. Desde este punto de vista, de los infinitos experimentos que se pueden hacer con un péndulo, a uno se le ocurre medir, por ejemplo, el tiempo que éste tarda en pararse. Dado que sabemos hoy que este tiempo depende del rozamiento que experimente el péndulo, difícilmente podemos obtener una ley física interesante de este dato. Galileo, por otra parte, al observar el cuerpo que se balanceaba, vio un movimiento periódico, un cuerpo que casi lograba repetir el mismo movimiento, una y otra vez. Este cambio conceptual hace que a uno se le ocurra medir el periodo del péndulo, que, sabemos hoy en día, está relacionado con la intensidad del campo gravitatorio en el lugar donde se encuentra el péndulo. Gracias a este nuevo punto de vista, Galileo observó también otras propiedades del péndulo y construyó muchas de las partes más importantes y revolucionarias de su nueva mecánica. Por tanto, es a Galileo a quien hay que atribuir el mérito de conseguir este original cambio de visión. Pero nótese que este mérito no se manifiesta en este caso como observación más exacta u objetiva del cuerpo que se balancea. En cuanto a la capacidad descriptiva se puede decir que la percepción aristotélica tenía la misma exactitud. El mérito de Galileo en este caso radica en ser capaz de mirar al péndulo como nadie lo había visto antes.
Sin embargo, estos cambios de paradigmas no son exactamente iguales a los cambios conceptuales que experimentan los estudiantes cuando aprenden ciencia. En primer lugar, en muchos casos la revolución científica ocurre muchas veces sin que muchos científicos e intelectuales experimenten el cambio conceptual. Un ejemplo clásico es el de los astrónomos geocentristas que murieron sin aceptar el uso del telescopio como instrumento útil para la astronomía, instrumento cuyo uso se acabó imponiendo porque los jóvenes abrazaron el uso de esta nueva tecnología. En segundo lugar, porque en el desarrollo real de la ciencia no hay siempre una figura clara de autoridad, como ocurre en el aula con el profesor, que orienta las actividades con el objetivo de llegar a ese cambio conceptual. Para que el nuevo paradigma triunfe entre la comunidad científica son necesarias fuertes discusiones científicas que duran varios años y nuevos datos experimentales que requieren tiempo. A su vez, para que este nuevo paradigma llegue al resto del mundo intelectual y al resto de los ciudadanos hace falta una divulgación científica de calidad que raramente se da.
En este artículo vamos a analizar cómo fue el cambio de paradigma de la física newtoniana a la física relativista, estudiando el impacto que tuvo sobre el pensamiento tanto el surgimiento de la Teoría Especial de la Relatividad (TER), en 1905, como la Teoría General de la Relatividad (TGR), en 1915. Sin embargo, para ello es importante dar primero algunas pinceladas sobre cómo fue el proceso de difusión de estas dos teorías, ya que éste condicionó las distintas opiniones y comentarios que sobre ellas se hicieron. Debido a la primera guerra mundial (1914-1918), la difusión de la relatividad especial, sobre todo entre los no-científicos, se vio retrasada, coincidiendo con la difusión de la relatividad general, de forma que las dos teorías se discutieron prácticamente al mismo tiempo.
Difusión y aceptación de la relatividad
En Inglaterra, uno de los que primero entró en contacto con la relatividad fue el astrofísico sir Arthur Stanley Eddington(1882-1944), que, sobre 1912, ya conocía la relatividad especial y empezaba a tener contacto con lo que se había desarrollado hasta entonces de la relatividad general. A partir de esto pudo deducir algunos resultados provisionales, entre los que se encontraba la desviación de la luz de las estrellas al pasar por la cercanía del Sol debido a su campo gravitatorio. Pero este resultado sólo podía observarse durante un eclipse solar. Por estas fechas, E.F.Freundlich solicitó a la Real Sociedad Londinense y a la Real Sociedad Astronómica asistencia técnica para comprobar esta predicción en un eclipse que sería observable en 1914 en Europa del Este, pero se desestimó su petición por dificultades técnicas. Nadie pudo comprobar en este eclipse esa predicción de la relatividad general.
Debido al estallido de la guerra en 1914, se interrumpió el intercambio habitual de información entre los científicos alemanes e ingleses. No obstante, Eddington pudo obtener en 1915 una copia del artículo definitivo en el que se completaba la relatividad general. Eddington asimiló rápidamente la teoría, se convirtió en uno de sus principales defensores y contribuyó, junto con el astrónomo holandés W. de Sitter, de forma importante a su difusión fuera de Alemania.
El fin de la guerra permitió a los ingleses organizar dos expediciones: una, encabezada por Eddington, a la Isla Príncipe frente a la costa Oeste de África, y la otra al nordeste de Brasil, para observar un eclipse solar que tuvo lugar el 9 de Mayo de 1919. Los resultados de ambas observaciones fueron anunciados el 6 de Noviembre: se confirmaban las predicciones de la TGR. El gran prestigio que tenían por entonces Eddington y el resto de científicos encargados de la observación favoreció que se aceptaran rápidamente los resultados como válidos. Fue el momento en el que la relatividad, y con ella su autor, Albert Einstein, dio el salto a la fama. Algunos sectores de la prensa inglesa proclamaron que se había producido una revolución científica y que Newton había sido derrocado.
La relatividad entre los científicos
El anuncio de que las observaciones del eclipse de 1919 confirmaban la predicción de Einstein conmovió a los científicos ingleses. A algunos no les sentó bien que un alemán poco después de la guerra haya empañado la imagen de Newton y, por tanto, de Inglaterra. Además, la mayoría de ellos, profundamente inmersos en la tradición de la física del siglo XIX, estaban tan habituados al modelo mecánico de éter que, si ya les costaba adecuarse a la relatividad especial a la que recibieron con hostilidad, más aún a la general. Para muchos científicos británicos, sobre todo Oliver Lodge (1851-1940), que persistió en su actitud antirrelativista hasta el final de su vida, el éter era un concepto absolutamente necesario para poder explicar los fenómenos electromagnéticos. Por ello, Lodge ofreció una explicación alternativa de los resultados del eclipse utilizando principios newtonianos modificados.
Algunos autores señalan que uno de los factores que más contribuyó a que Lodge se opusiera de esa forma a la relatividad es el hecho de que, cuando se desarrollaron las dos teorías, él ya había pasado su madurez y, por tanto, tenía muy bien definidas sus visiones científicas[1]. Además, encontró la relatividad general bastante difícil de comprender a causa de sus limitados conocimientos matemáticos (no conocía el cálculo tensorial y no estaba dispuesto a ponerse a estudiarlo a su edad). Junto con otros científicos antirrelativistas, se veía en la obligación de rescatar a la física del laberinto matemático en el que creía que se había metido.
La actitud irracional de Lodge recuerda a la que están teniendo en la actualidad algunos famosos divulgadores, como Sabine Hossenfelder y Peter Woit, contra la teoría de cuerdas, sólo que en el caso de éstos últimos no podemos excusarles en que estos avances teóricos les hayan pillado siendo demasiado mayores para adaptarse. Para ambos, la teoría de cuerdas no es ciencia. No es "ni siquiera incorrecta", en palabras de Woit. Hossenfelder escribe al principio del capítulo 1 de su libro "Perdidos en las matemáticas" que "me doy cuenta de que ya no entiendo la física. Hablo con amigos y colegas, veo que no soy la única confundida y me propongo devolver la razón a la Tierra”. Son palabras muy parecidas a las de Lodge contra la relatividad y, al igual que ocurría con la relatividad, lo que ponen de manifiesto no es que la teoría de cuerdas no sea científica o que tenga muchas debilidades como marco o teoría científica, sino que hay mucho que mejorar en cómo se está enseñando y divulgando. El cambio conceptual que ha experimentado la física teórica con la teoría de cuerdas es irreversible. Con ella ya no vemos los fenómenos de la física de altas energías de la misma manera, y esto es algo que no podemos desaprender. La teoría de cuerdas es ya, hoy en día, una parte indisoluble de la física teórica de la que no se puede prescindir.
Pero no todos los científicos ingleses recibieron la relatividad con hostilidad [1], ni todos los que se opusieron a ella estaban en Inglaterra. En Alemania hubo antirrelativistas desde el principio. Hay que señalar que fue allí dónde los que se opusieron inicialmente a la relatividad la entendían mejor y dónde la tomaron más en serio, lo que favoreció su discusión y su posterior aceptación.
Los antirrelativistas usaron varios tipos de argumentos. En ocasiones se concentraban en los posibles errores en la interpretación de los resultados experimentales que apoyaban la teoría. Otras veces proponían teorías alternativas que conducían a los mismos resultados sin contradecir a la física clásica. De hecho, algunos denunciaron la naturaleza ambigua de los resultados de las observaciones del eclipse de 1919, al dar una desviación que se encontraba entre lo que predice la TGR y una teoría newtoniana modificada, y pusieron de manifiesto que los márgenes de error eran demasiado amplios con la técnica empleada.
Como ejemplo de teorías alternativas con las que se trabajaba en aquella época, cabe destacar la de Walter Ritz, que intentó resolver las contradicciones entre el principio clásico de relatividad y la electrodinámica de Maxwell y Lorentz modificando, en vez de la cinemática, la electrodinámica, desechando también el éter y considerando que la velocidad de la luz es distinta en cada sistema de referencia.
A muchos científicos se les hizo muy difícil admitir que muchos de sus supuestos fundamentales, como el dogma implícito de que el tiempo es el mismo en todo sistema de referencia, son falsos. Así, otro argumento de los antirrelativistas, en oposición a la modificación que hace de los conceptos de espacio y tiempo la relatividad especial, era que, si esta teoría es cierta, entonces el mundo físico ya no puede estudiarse recurriendo al sentido común. No fueron pocos los que acusaron a la relatividad especial de ser una teoría antiintuitiva. Ya hemos dicho que uno de los recursos que inventaron los científicos opuestos a la relatividad para no tener que vérselas con sus implicaciones tanto físicas como filosóficas fue la idea de que la relatividad era incomprensible. Algunos declararon que no podían aceptar la relatividad porque no era inteligible para todo el mundo y toda solución de un problema físico ha de ser asequible tanto para el especialista como para el no especialista. Para ello pensaban que era necesario explicar la naturaleza mediante modelos mecánicos más que matemáticos.
Estados Unidos fue uno de los lugares en los que durante los primeros años no se tomó en serio la relatividad y hubo allí pocos científicos que captaran verdaderamente su significado. Así, el profesor W. F. Magie declaró en 1911, en su discurso presidencial ante la Sociedad Americana de Física, que no podía aceptar los postulados básicos de la relatividad especial. Magie veía el éter como la única forma de poder explicar la naturaleza ondulatoria de la luz y las acciones a distancia, por lo que consideraba la relatividad especial como un serio paso atrás en el desarrollo de la física. Además, difería sustancialmente con Einstein al considerar que para que una teoría sea aceptable es necesario que sus postulados sean captados de modo inmediato por los sentidos y al negar que la física tenga que construirse sobre hipótesis y expresiones sencillas a costa de llegar a soluciones que no estén de acuerdo con los conceptos clásicos de tiempo y espacio [2].
En España, el principal antirrelativista fue Josep Comas, que propuso una teoría alternativa (su teoría “emisivo-ondulatoria”) en la que la velocidad de la luz depende del sistema de referencia y a la que no hicieron mucho caso los científicos de otros países. Aunque la aceptación de la relatividad fue cada vez más amplia, todavía en 1928 había científicos, como el español Carrasco, o como algunos antirrelativistas ingleses, que se negaban a abandonar el éter o a admitir la velocidad de la luz como velocidad máxima de propagación de las interacciones.
También hay que señalar que el debate científico sobre la aceptación de la relatividad no estuvo al margen de la influencia política, sobre todo después de la Primera Guerra Mundial. El mismo Einstein se dio cuenta de que parte de la oposición frontal con la que se encontraron sus teorías tenía una motivación que nada tenía que ver con asuntos puramente científicos. Después de todo, Einstein era conocido por su pacifismo, su compromiso con los valores democráticos y sus ideas de izquierda de tolerancia con el diferente, además de venir de familia judía. Era, por tanto, un chivo expiatorio perfecto para sus compatriotas más reaccionarios, que estaban frustrados por la derrota de Alemania en la guerra y por el triunfo posterior de la Revolución de Noviembre en ese país. En muchos casos la fuerte oposición a las teorías de Einstein se debieron, más que a una falta de comprensión de las mismas, a la percepción de que constituían una amenaza, con lo que de poco habría servido ser más pedagógico a la hora de enseñar relatividad. Cabe preguntarse si no está ocurriendo algo parecido con la teoría de cuerdas, cuyos detractores perciben como una amenaza que les está dejando al margen de los desarrollos que se están haciendo actualmente en física teórica.
En lo que se refiere a la influencia de la relatividad en la física posterior, no hay mucho que decir, ya que en toda la física del siglo XX está presente, desde su misma raíz, la relatividad, sobre todo la especial. A que ocurriera esto rápidamente contribuyó el hecho de que otras ideas posteriores que han causado un gran impacto sobre el pensamiento físico, como el desarrollo de la mecánica cuántica ya desde sus primeros pasos (cuando se hablada todavía de la dualidad onda corpúsculo), se hayan desarrollado en el marco de la relatividad especial [3]. La covariancia respecto a la transformación de Lorentz, como una condición matemática que impone la relatividad a toda ley general de la naturaleza, se convirtió rápidamente en el principal factor a tener en cuenta en la búsqueda de nuevas leyes. Todo el desarrollo posterior de la física quedó condicionado por esto. En numerosos campos de investigación se hizo de gran utilidad estudiar los fenómenos físicos desde distintos sistemas inerciales, según convenga, lo que permitió en muchas ocasiones simplificar y clarificar nuestro conocimiento de los fenómenos físicos [4]. A día de hoy, las predicciones de la relatividad especial se comprueban rutinariamente en los aceleradores de partículas, y la comprobación de las predicciones de la relatividad general concuerdan perfectamente con los fenómenos astrofísicos observados, incluso en las condiciones más extremas.
Aunque de menos aplicación práctica, la teoría de la relatividad general también abrió nuevos caminos para abordar la resolución de los problemas que plantean cuales son las propiedades del universo a escala cósmica. La relatividad general forma, junto por el descubrimiento por Hubble de la existencia de las galaxias y luego del fenómeno del desplazamiento hacia el rojo de las líneas espectrales de las mismas, la base sobre la que se desarrolló la cosmología del siglo XX, al ser la mejor teoría que se tenía, y se tiene, de la gravitación, que es la interacción que aparece como dominante a gran escala. Ya en 1917 Einstein se planteó la cuestión cosmológica dentro del marco de la entonces nueva teoría.
El impacto sobre la filosofía de la ciencia
Ya hemos comentado en la introducción que el surgimiento de la relatividad constituye un ejemplo de un cambio de paradigma bastante visible, que sirvió como ejemplo a Kuhn para desarrollar su teoría de las revoluciones científicas. En esta sección vamos a prestar atención a algunas partes específicas del trabajo de Einstein que causaron una gran influencia en otros aspectos la filosofía de la ciencia posterior,
Una de las consecuencias más impactantes de los postulados de la relatividad especial es que nos obligan a cambiar radicalmente nuestro concepto de simultaneidad. Dos sucesos que son simultáneos en un sistema de referencia inercial dejan de serlo en todos los demás sistemas de referencia inerciales. Con la TER la simultaneidad deja de ser una relación objetiva entre sucesos, como se pensaba anteriormente, para convertirse en una relación entre dos o más sucesos y un observador.
La forma en que Einstein llegó a esa conclusión impresionó profundamente al físico estadounidense, y posterior ganador del premio Nobel de Física, P. W. Bridgman. Einstein había analizado las operaciones involucradas en determinar si dos eventos son simultáneos o no. Haciendo esto se dio cuenta de que juzgar esto presupone cierta transferencia de información mediante el envío de señales desde los sucesos hasta el observador. Inspirado por eso, Bridgman se convenció de que sólo son conceptos científicos adecuados aquellos que puedan conectarse con procedimientos instrumentales que determinen su valor. A esta corriente filosófica se la denomina operacionalismo. Bridgman declaró que son las operaciones mediante las cuales se puede medir un concepto científico las que le dan su significado empírico, aunque admitía que esta conexión puede ser compleja. Todos los conceptos que no estén ligados a procedimientos de medición deben ser excluidos de la física.
El operacionalismo surge como un intento de evitar que los científicos vuelvan a cometer los errores del pasado de considerar conceptos o entes inexistentes como elementos de las teorías científicas. Además del concepto de simultaneidad como propiedad objetiva de algunos conjuntos de sucesos, el concepto del éter luminífero también entra en esta categoría. Si los científicos en el siglo XIX hubieran mantenido una actitud operacionalista no habría caído en el error de asignar existencia al éter.
De hecho, en 1927 Bridgman llevó todavía más lejos el análisis operacional llegando a afirmar que el significado de un concepto no es sino las operaciones efectuadas para asignarle valores. Pero después de la Segunda Guerra Mundial empezó a matizar sus tesis operacionalistas aceptando como limitaciones del análisis operacional que es imposible especificar todas las circunstancias presentes cuando se lleva a cabo una operación y que no tenemos más remedio que aceptar algunas operaciones sin analizar.
Finalmente, acabó admitiendo que las teorías científicas posean elementos que no están conectados con la experiencia, porque se dio cuenta de que el criterio operacionalista era demasiado restrictivo para delimitar la ciencia de lo que no lo es. Si nos tomáramos al pie de la letra este criterio, habría que declarar a la mayor parte del conocimiento científico actual como "carente de significado". De hecho, los científicos a lo largo del siglo XX no han trabajado nunca de acuerdo con ese postulado operacionalista, sino con otro menos restrictivo:
- "Si algo no se puede definir operacionalmente a partir de los "hechos" de la experiencia, entonces es perfectamente legítimo construir teorías en las que ese algo no tiene significado físico, pero no estamos obligados a ello."
Otra de las formas de proceder de Einstein que más influencia ha tenido en la filosofía de la ciencia fue el hecho de que construyera tanto la TER como la TGR sobre el criterio de hacer que ciertos principios fundamentales sean consistentes. En efecto, Einstein llegó a la TER de forma puramente teórica, como una forma de hacer consistente al electromagnetismo de Maxwell con el principio de relatividad. Análogamente, construyó la TGR como una forma de hacer consistente la TER con los fenómenos gravitatorios. Esto es un ejemplo de lo que los filósofos de la ciencia llaman unificación completa. El filósofo británico Nicholas Maxwell (no confundir con el Maxwell del electromagnetismo) situó a Einstein como paradigma de cómo debe ser un científico comprometido con la unificación completa, ya que éste aplicó utilizó este criterio tanto en la construcción directa de sus teorías como en la evaluación de las mismas. Para Nicholas Maxwell el empirismo con propósito unificador de Einstein constituye una forma más adecuada de evaluar las teorías que el empirismo estándar que habían defendido algunos filósofos de la ciencia. El mero acuerdo entre una teoría y los resultados experimentales no es suficiente para aceptar una teoría, tanto por la tesis de Duhem-Quine (siempre es posible salvar de la falsación a tu teoría favorita modificando los supuestos auxiliares) como por el hecho, señalado por Nelson Goodman, de que es posible inventar una gran cantidad de teorías inconsistentes entre ellas que se amolden a unos resultados experimentales dados. Dentro del empirismo estándar no hay forma racional de rechazar teorías ad hoc que estén acordes con los resultados experimentales, mientras que con el empirismo con propósito unificador de Einstein estas teorías pueden ser rechazadas si fracasan en la contribución al objetivo de la unificación completa.
Hay que señalar que este empirismo con propósito unificador está presente en todo el desarrollo de la física moderna durante todo el siglo XX. La unión de forma consistente de los principios de la TER y de la mecánica cuántica dio lugar al desarrollo de la teoría cuántica de campos, un marco todavía más restrictivo en el que sólo son posibles universos en los que a cada partícula le corresponde su propia antipartícula, con la misma masa y cargas opuestas, y en los que se cumple la relación espín-estadística. Análogamente, la unificación de todos estos principios con los de la TGR han llevado a los físicos teóricos a la teoría de cuerdas, donde, de nuevo, aparecen restricciones, denominados criterios del Swampland, que deben cumplir las teorías efectivas a baja energía para que se puedan acoplar de forma consistente a la gravedad cuántica. Aunque algunos famosos divulgadores no han llegado a entenderlo todavía, todo esto no es más que la continuación del programa unificador iniciado por Einstein.
La reacción profana
Lo que más contribuyó a que la relatividad llegara a ámbitos no científicos fueron las pruebas experimentales que apoyaban la relatividad general (como el eclipse de 1919) y el hecho de que muchos de sus divulgadores, sobre todo Eddington, resaltaran mucho algunos resultados llamativos de la relatividad especial como la dilatación del tiempo y la contracción de longitudes. Pero, con esta forma de divulgar la relatividad, sin hacer el hincapié necesario en la teoría en sí, lo que se consiguió fue crear confusión entre la prensa y el hombre de la calle, que no entendían bien si los ejemplos que se ponían en los artículos y en los libros de divulgación eran fenómenos reales o no [5].
A causa de que las nuevas geometrías del siglo XIX se vieron reflejadas en la literatura popular inadecuadamente, mezclándose las geometrías no euclídeas con la noción de cuarta dimensión (el tiempo), cuando se empezó a popularizar la relatividad fue inevitable que se interpretara el espacio-tiempo cuadridimensional como una cuarta dimensión espacial oculta. Y esto no hizo más que alimentar la confusión.
Toda esta confusión se unió al invento de los antirrelativistas de que la relatividad era incomprensible a causa de su alto contenido matemático. Hay que señalar que esto no les sentó nada bien a los matemáticos, que veían esta afirmación como un ataque a su disciplina. En general, entre los matemáticos la relatividad tuvo una buena aceptación, ya que encontraron en ella una buena forma de hacer ver que las matemáticas del siglo XIX no eran tan abstractas e inútiles como algunos habían pensado. También hay que decir que fue en aquella época cuando se empezaron a separar la comunidad de los matemáticos y la de los físicos, ya que hasta entonces no había una separación clara entre ambas disciplinas, ni por la formación de los que las cultivaban ni por las líneas de investigación que se desarrollaban. Actualmente está pasando algo parecido con la teoría de cuerdas, que goza de buena reputación entre los matemáticos, ya que ha dado lugar a conceptos como el de la simetría de espejo, que están suponiendo una auténtica revolución en matemáticas al conectar ramas aparentemente muy distintas. Otro ejemplo es cómo la teoría de cuerdas está permitiendo resolver los enigmas matemáticos denominados monstruous moonshines. En este sentido podemos decir que la teoría de cuerdas está volviendo a unir a ambas comunidades, artificialmente separadas durante la primera mitad del siglo XX.
La visitas de Einstein a varios países en los años veinte constituyeron un gran impulso para la popularización de la relatividad. Debido al prestigio que había adquirido el autor de las dos teorías, los medios de comunicación se volcaron con la noticia de su llegada al país y la prensa diaria se vio obligada a seguir las conferencias que daba. Einstein era recibido en las ciudades que visitaba como se reciba ahora a las estrellas de la música pop. Pero los medios se encontraron con el problema de que no tenían a nadie con los suficientes conocimientos como para entender las conferencias que daba. Y si el periodista no entendía las conferencias, menos aún entendían los lectores el resumen que de ellas hacía el periodista. Esto, junto con la actitud que tomaron algunos divulgadores de la relatividad (Eddington disfrutaba fomentando la idea de que sólo unas pocas personas podían entender la relatividad general) dio lugar a una casi unánime opinión de los comentaristas de prensa de que la relatividad era ininteligible para todo el mundo a excepción de unos pocos físicos y matemáticos. Ya hemos señalado que esta cuestión de la ininteligibilidad fue unas de las armas que utilizaron los antirrelativistas, tanto científicos como no científicos. Hay que indicar, sim embargo, que la popularidad que habían adquirido Einstein y la relatividad no se vio afectada por esta cuestión, a causa de, según algunos han sugerido, la fe ciega del público en la ciencia que ya se daba en aquella época [6].
Donde más impresión causó el que la relatividad fuera accesible sólo a unos pocos fue en Estados Unidos, ya que esto quebrantaba uno de los pilares básicos de la democracia: el sentido común ha de ser propiedad del hombre común y no puede haber unos pocos privilegiados que sean capaces de entender algo que los demás no. En 1928 el The New York Times ponía de manifiesto esa inquietud de que el hombre de la calle sea incapaz de seguir la nueva física (refiriéndose a la relatividad y a la mecánica cuántica), precisamente en la época en la que el ciudadano tiene la obligación moral de entenderlo todo. Además subrayaba que no ayuda nada al no especialista en esta tarea el hecho de que la ciencia avance tan deprisa [7]. Este es un problema que no ha hecho más que agravarse desde entonces, que complica las relaciones ciencia-democracia, y que las élites están intentando utilizar para defender la idea antidemocrática de que son los expertos los que deben decidir sobre casi todos los temas.
La relatividad y los intelectuales. Interpretaciones filosóficas de la relatividad
Pero para algunos intelectuales la “matematización” de la naturaleza tenía sus compensaciones, pues, según ellos, tanto la relatividad especial como la general tenían una componente subjetiva nada despreciable. La realidad, entendían ellos que decía Einstein, depende del punto de vista de cada cual, lo que supone una liberación en terrenos como el arte. En 1921, el historiador y crítico de arte Thomas Jewell Craven publicó un artículo denominado “Arte y Relatividad” en el que se relacionaba la revolución científica que supone la relatividad con los cambios que se estaban produciendo en el arte, centrándose en la pintura, y se justificaba esta relación debido a que el arte, como cualquier otro elemento cultural, está siempre en estrecha afinidad con el pensamiento de la época. Como explica este autor, la pintura clásica había dejado en un segundo plano el elemento personal y se había limitado a reproducir la naturaleza casi de modo literal (lo que psicológicamente no revela nada) o, en todo caso, había expresado mensajes espirituales en sentido colectivo (religioso). En cambio, el pintor moderno tiene en cuenta sobre todo su sentimiento personal. En lo que quiere pintar siente el predominio de ciertas formas y necesita, por tanto, descubrir un punto de referencia que proporcione la acentuación que desea [8].
Pero no sólo se relacionó la relatividad con el arte, sino también con otros campos como la sociología, la psicología, etc....Hubo quien, como el filósofo español José Ortega y Gasset, intentó relacionar la relatividad con la antropología social, mezclando relatividad con el concepto de relativismo cultural, al afirmar que, como no existen sistemas de referencia privilegiados, la relatividad nos enseña a respetar las culturas no europeas como estilos de enfrentamiento con el cosmos equivalente al nuestro. El principio de relatividad nos dice que, cuando un niño mirando por la ventana de un tren afirma que no es el tren el que se mueve hacia delante, sino los árboles y las casas las que se mueven hacia atrás, no tiene ni más razón ni menos que cuando un adulto le intenta corregir explicándole que los árboles y las cosas están quietas y que el que se mueve es el niño con todo el tren. Conocer esto, aunque no tenga nada que ver con el relativismo cultural, ayuda a las personas más etnocéntricas a ser menos paternalistas y más abiertos con las cosmovisiones que tiene los miembros de otras culturas.
En psicología, Paul Chatham Squires intentó argumentar la psicología de la Gestalt (que se interesa por la forma de la actividad mental como un todo y no como el conjunto de sus elementos constituyentes) relacionando la teoría de la relatividad con el concepto de relatividad psicológica (una cualidad percibida en un objeto es relativa al significado que lleva consigo esa cualidad) [9]. De nuevo, se trata de un asunto que nada tiene que ver con la relatividad, pero que se vio enriquecido por el hecho de que una ciencia tan aparentemente rígida como era la física hasta ese momento, sufra un cambio tan radical en sus fundamentos. Todas estas ideas nos han llevado a entender mejor los procesos de cambio conceptual en psicología educativa y los de cambio de paradigma en historia de la ciencia.
Como señaló Loren Graham, se dieron distintas interpretaciones filosóficas, incluso opuestas, de la relatividad. Ésta se utilizó para justificar los más variados movimientos y formas de pensamiento en distintos países y en distintos sectores de la sociedad [10]. Así, el profesor H. Wildon Carr manifestó en un artículo en la prestigiosa revista científica Nature que el principio de relatividad está claramente en contra del materialismo (entendiendo éste como la visión del universo en la que la materia es su constitución última, independientemente del pensamiento), mientras que otros, como el físico soviético V.A Fock, intentaron hacer de la relatividad una defensa del materialismo.
En Inglaterra, en cambio, Eddington utilizó la relatividad para intentar reconciliar la ciencia con la religión. Para él, la misma subjetividad de la que se quejaban los antirrelativistas era parte del atractivo que encerraba la relatividad. Eddington consideraba que Einstein había continuado la revolución iniciada por Copérnico de liberar nuestra concepción de la naturaleza de la terrestre. Para él, la relatividad ha acabado con la falacia de atribuir a las propiedades que tienen el tiempo y el espacio en nuestro entorno una significación general, ya que la geometría euclídea, que en una variedad sólo es aplicable a lo cercano, no puede ser proyectada a todo el universo) [11].
En España, Ortega y Gasset fue uno de los que más se inclinó hacia la relatividad porque consideraba que apoyaba sus nociones de relativismo cultural (como ya se ha dicho antes) y de perspectivismo. Aunque no podemos decir, por lo que se deduce de sus escritos, que Ortega y Gasset entendía la relatividad, sí que hay que admitir que hizo dos importantes contribuciones a la discusión de la relatividad: un ensayo sobre el significado histórico de la relatividad en 1922 y la conferencia de presentación de Einstein en la Residencia de Estudiantes de Barcelona cuando visitó España en 1923. En el ensayo de 1922, a diferencia de la conferencia de 1923 en la que apoyó abiertamente la relatividad, Ortega intenta analizarla como fenómeno histórico, independientemente de si es verdadera o falsa. No obstante, se opone a los antirrelativistas al negar que la relatividad tenga un carácter subjetivista y resalta su carácter absolutista en el orden del conocimiento argumentando que el afirmar que las leyes de la física son las mismas en cualquier sistema de referencia supone darles una validez absoluta. Coincide con Eddington en que la relatividad es la continuación de Copérnico al acabar con el provincianismo de la física anterior. Valiéndose de la relatividad de la simultaneidad (sucesos simultáneos en un sistema de referencia pueden no serlo en otro) defiende la tesis perspectivista de que la realidad responde de distinta manera a cada observador, su manifestación depende del punto de vista, de la perspectiva [12].
Una cuestión sobre la que se ha escrito mucho es si la relatividad está en contra o, por lo menos, supone alguna modificación de las tesis kantianas sobre el espacio y el tiempo. Por su importancia merece tratamiento especial, con lo que la discutimos en el siguiente apartado.
La relatividad general y la concepción kantiana del espacio y del tiempo
Para Kant, el espacio y el tiempo son las condiciones a priori fundamentales del conocimiento científico. Es decir, son inherentes a la estructura del sujeto, no provienen de los datos de los sentidos, son previos a la experiencia. Como condiciones a priori son universales y necesarios, y son los que hacen posible la experiencia (por ello son denominados también condiciones transcendentales). Espacio y tiempo son el modo como percibimos todas las impresiones, no poseen contenido empírico y su validez es independiente de la experiencia. Además, espacio y tiempo son únicos, no hay más que un espacio y un tiempo. Para el filósofo de Königsberg, la disciplina de las matemáticas es la que se ocupa del espacio y del tiempo, y, como estos son a priori y todos los objetos de nuestra experiencia se dan en el espacio y en el tiempo, entonces los juicios de las matemáticas, a pesar de ser a priori, deben cumplirse en todos los objetos de la experiencia, son universales y necesarios.
Sin embargo, para algunos pensadores, la teoría de la relatividad supone un duro revés a esta concepción kantiana .En este sentido afirman que el hecho de que en relatividad general la materia condicione la estructura del espacio-tiempo acaba con la idea de que espacio y tiempo son anteriores a la experiencia. En el ensayo sobre el sentido histórico de la relatividad, Ortega y Gasset afirma que la relatividad, al apoyar sus ideas perspectivistas, hace del punto de vista de cada uno algo objetivo, con lo que “el espacio y el tiempo vuelven, contra la tesis kantiana, a ser formas de lo real”. También difiere el filósofo español con Kant en la idea de éste de que los juicios de las matemáticas se cumplen en todo objeto de la experiencia. Para Ortega, la relatividad pone de manifiesto que la razón, lo único que puede hacer, es inventar sistemas de ordenación (como pueden ser las distintas geometrías) y que es la experiencia la que determina cuales de estos sistemas es el adecuado para describir la naturaleza. En esto es en lo que se basa, según Ortega, el conocimiento científico. Hay que señalar que esta concepción supone un desplazamiento hacia la parte empírica en la epistemología de Kant.
Las dos teorías de la relatividad ejercieron también una influencia importante en el pensamiento de los miembros del Círculo de Viena: Rudolf Carnap, Herbert Feigl, Philipp Frank, Kurt Gödel, Victor Kraft, Otto Neurath, Friedrich Waismann, etc…. Según Jose Manuel Sánchez Ron[14], en la base de la filosofía que caracteriza al Círculo de Viena y a su entorno de influencia, donde habría que añadir a Hans Riechenbach, se encuentran incluidas de forma esencial las enseñanzas epistemológicas y metodológicas que proporciona el estudio del surgimiento de la relatividad, estudio que obliga a un reajuste de la concepción kantiana del espacio y del tiempo. Así, Reichenbach escribía en 1932:
“La teoría de la relatividad me impresionó inmensamente y me llevó a un conflicto con la filosofía de Kant. La crítica de Einstein al problema del espacio-tiempo me hizo darme cuenta de que el concepto de a priori de Kant no se puede mantener.”[15]
El propio Einstein habló sobre este tema en una conferencia sobre las consecuencias filosóficas de la relatividad en la Academia de Ciencias de Barcelona, durante el viaje que realizó a España en 1923. Para Einstein la relatividad no es contraria a la línea de pensamiento de Kant de considerar que todo conocimiento tiene una base a priori, pero impone algunas restricciones. Con la relatividad especial la simultaneidad pierde su caracterización a priori y con la relatividad general el espacio geométrico a priori también pierde su status. No puede haber geometría aparte de la física.[16]
Sobre el autor: Sergio Montañez Naz es doctor en física y profesor de secundaria de la enseñanza pública en la Comunidad de Madrid.
Bibliografía
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Referencias
[1] SANCHEZ RON, Jose Manuel: “Físicos clásicos ante la relatividad general: Larmor y Lodge” En Arbor. Abril de 1995.
[2] William F. Magie, “The Primary Concepts of Physics”, Science. Enero-junio 1912. Publicado en EINSTEIN, Albert, y otros: La teoría de la relatividad. Sus orígenes e impacto sobre el pensamiento moderno. Alianza. Madrid. 1973
[3] Cuando De Broglie elaboró su hipótesis sobre la naturaleza ondulatoria de la materia, tuvo en cuenta la relatividad especial para así poder tratar las ondas de materia y la luz en el mismo marco.
[4] JACKSON, David: “The impact of special relativity on theoretical physics” En Physics Today. Mayo de 1987.
[5] GLICK, Thomas F. : Einstein y los españoles. Alianza. Madrid. 1986
[6] GLICK, Thomas F. : Einstein y los españoles. Alianza. Madrid. 1986
[7] The New York Times, 28 de Enero de 1928. Publicado en EINSTEIN, Albert, y otros: La teoría de la relatividad. Sus orígenes e impacto sobre el pensamiento moderno. Alianza. Madrid. 1973
[8] Thomas Jewell Craven, “Art and Relativity”, The Dial. Enero-junio 1921. Publicado en EINSTEIN, Albert, y otros: La teoría de la relatividad. Sus orígenes e impacto sobre el pensamiento moderno. Alianza. Madrid. 1973
[9] Paul Chatam Squires, “A New Psycology after the Manner of Einstein”, The Scientific Monthly, enero-junio de 1930. También se encuentra en EINSTEIN, Albert, y otros: La teoría de la relatividad. Sus orígenes e impacto sobre el pensamiento moderno. Alianza. Madrid. 1973
[10] GLICK, Thomas F. : Einstein y los españoles. Alianza. Madrid. 1986
[11] Arthur Stanley Eddington, The Theory of Relativity and Its Influence on Scientific Thought (The Romanes Lecture, 1922), Oxford: The Clarendon Press, 1922. En EINSTEIN, Albert, y otros: La teoría de la relatividad. Sus orígenes e impacto sobre el pensamiento moderno. Alianza. Madrid. 1973
[12] José Ortega y Gasset, “El sentido histórico de la teoría de Einstein” Obras Completas, Revista de Occidente, Madrid, 1947. En EINSTEIN, Albert, y otros: La teoría de la relatividad. Sus orígenes e impacto sobre el pensamiento moderno. Alianza. Madrid. 1973
[14] SÁNCHEZ RON, Jose Manuel: El origen y desarrollo de la relatividad. Alianza. Madrid.1985
[15] “Apuntes autobiográficos para propósitos académicos” Berlin 1932. Reproducido en SÁNCHEZ RON, Jose Manuel: El origen y desarrollo de la relatividad. Alianza. Madrid.1985
[16] GLICK, Thomas F. : Einstein y los españoles. Alianza. Madrid. 1986
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