sábado, 11 de julio de 2009

Einstein y...Ernst Mach


Ernst Mach es más conocido hoy por dar su nombre a la velocidad del sonido, pero para Einstein fue el hombre que estableció la base para la relatividad y un héroe admirado que empleó una considerable cantidad de tiempo pensando cómo se debería hacer ciencia.

Einstein leyó a Mach cuando era estudiante y ya era seguidor suyo en 1902, cuando vivía en Zurich y se reunía regularmente con sus amigos Conrad Habicht y Maurice Solovine. Einstein insistió para que el grupo leyese los dos libros que Mach había publicado hasta esa fecha: El desarrollo de la mecánica y El análisis de las sensaciones.

Mach fue un ejemplo de una clase de profesor que se hizo cada vez más escasa en el siglo XX: un científico cuyos intereses cubrían un amplio abanico de materias, desde la óptica y la mecánica a la filosofía, pasando por la dinámica de ondas, las experiencias sensoriales o la teoría cognitiva. Fue la filosofía lo primero que llamó la atención de Einstein. Mach era abiertamente un positivista extremo, es decir, mantenía que sólo se pueden extraer conclusiones de lo que se puede percibir directamente. Las teorías científicas, según Mach, no pueden pretender ser más que un resumen de hechos observables. Hacer inferencias que no fuesen directamente atribuibles a algo que se pudiese ver, tocar o percibir de alguna manera, era entrar en el mundo de la fantasía.

Todos los científicos estarían de acuerdo, por supuesto, en que las teorías están basadas en último extremo en lo que podemos percibir, pero Mach llevó esta posición mucho más lejos que los demás. Por ejemplo, durante años se negó a creer en la existencia de los átomos ya que eran demasiado pequeños para ser percibidos directamente con nuestros propios ojos.

Los estudios de Mach sobre la mecánica y la inercia también tuvieron su impacto en Einstein. Dado que Mach creía solamente en cantidades que se pudiesen tocar, afirmó enfáticamente que el “tiempo” no tiene ningún significado real. Escribió que era una idea abstracta, producto de la mente humana y sujeta por lo tanto a sus caprichos. Este rechazo del “tiempo absoluto” parece que liberó el pensamiento del joven Einstein; cuando se publicó la teoría especial de la relatividad de Einstein en 1905 [en la imagen, Mach en esa época], se apoyaba directamente en el concepto de que no existe ni tiempo ni espacio absoluto. De hecho, todo lo que hay en la teoría especial de la relatividad se deriva directamente de la percepción humana; dado que la gente en diferentes marcos de referencia experimenta diferentes cosas, Einstein afirmó que la realidad misma era diferente en esos marcos de referencia. Una actitud genuinamente positivista que Mach no pudo menos que aprobar.

De hecho, Mach tuvo ideas parecidas cuando joven. Einstein siempre creyó que Mach había estado en el camino correcto para descubrir la relatividad en parte de sus trabajos de juventud, y que la única razón por la que no lo había hecho fue porque la época no fue la propicia. Einstein comenzó a pensar en el problema en un momento en el que las miradas de la comunidad científica estaban puestas en el hecho de que la velocidad de la luz era constante, mientras que Mach lo hizo dos décadas antes. La constancia de la luz fue un importante catalizador para el desarrollo de la relatividad, y uno al que Mach no tuvo acceso.

Einstein también usó el trabajo de Mach unos diez años más tarde cuando estaba escribiendo la teoría general de la relatividad. Mach había hecho una propuesta, a la que Einstein se refería como el principio de Mach, según la cual la causa de que cualquier objeto permanece en reposo o continúa moviéndose es directamente atribuible a su relación con todos los demás objetos del universo. Esto constituía una modificación de la ley de la inercia de Newton: un objeto en reposo tiende a estar en reposo, y un objeto en movimiento tiende a estar en movimiento. Mach quería determinar simplemente porqué la ley de Newton era así, y su respuesta fue que la responsable era la distribución de masa en el universo. Se puede ver como, si la idea de que la masa afecta a la inercia se introdujo en el cerebro de Einstein, le pudo haber ayudado a crear su teoría general de la relatividad, que afirma que, básicamente, la masa crea la gravedad.

Einstein siempre reconoció la obra de Mach como el catalizador de su teoría de la relatividad. Pero Mach eligió distanciarse del trabajo de einstein. Para cuando se publicó la teoría general de la relatividad en 1915, Einstein había ido demasiado lejos en la dirección a la que Mach se refería como “conceptos metafísicos”. La teoría general de la relatividad explica la gravedad postulando la curvatura del propio espacio; para Mach la teoría era demasiado abstracta para ser aceptable.

Einstein, sin embargo, nunca admitió del todo que su héroe había rechazado la relatividad, achacando a la vejez la actitud de Mach. A pesar de ello, Einstein también se apartó de su estricta adhesión al trabajo de Mach. Así, se hizo cada vez más evidente que el principio de Mach no tenía, de hecho, mucho que ver con la relatividad general; el primero tenía que ver con la inercia, el segundo con la gravedad. No sólo eso, a pesar de la reticencia inicial de Einstein a la idea, la relatividad permite un universo sin ninguna masa. En su última década de vida, Einstein había dejado completamente de asociar el principio de Mach con su propio trabajo. En una carta de 1954 escribió “uno no debería hablar más en absoluto del principio de Mach”.

Einstein también dejó, bastante enfáticamente, de seguir el positivismo de Mach. Aunque apoyarse solamente en los sentidos le ayudó a crear su primera teoría de la relatividad, Einstein abandonó esta rígida actitud con el paso del tiempo. Conforme se desarrollaba la mecánica cuántica, la mayor parte de la comunidad científica comenzó a aceptar una teoría que se basaba solamente en la medición directa del mundo atómico. Pero la teoría todavía albergaba complejidades innatas que Einstein pensaba que estaban aún por resolver: la medición directa no era suficiente.

Mach también rechazó la mecánica cuántica, porque si bien se basaba solamente en mediciones para sacar conclusiones, estas mediciones eran de un tipo demasiado abstracto. ¿Quién, después de todo, ha visto un electrón con sus ojos? Sin experiencia sensible, Mach no tenía interés en esta nueva rama de la ciencia.

A pesar de sus diferencias científicas, Einstein siempre pensó que Mach fue una de las grandes influencias en su vida. En 1916, Einstein escribió un obituario sobre Mach en el que alababa al hombre que había empleado tanto tiempo estudiando, como una ciencia en sí misma, cómo la ciencia debería hacerse. Sin ese autoexamen, escribía Einstein, “los conceptos que han probado ser útiles para ordenar las cosas adquieren fácilmente una autoridad tal sobre nosotros que olvidamos sus orígenes terrenos y los aceptamos como axiomas inalterables...La senda del avance científico se hace a menudo infranqueable durante mucho tiempo por esos errores”.