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Teoría de la relatividad

Teoría de la relatividad

La de la relatividad es una teoría física contemporánea, cuyos caracteres más importantes ofrecen la moderna teoría sobre el espacio y el tiempo. La teoría de la relatividad emitió toda una serie de ideas nuevas que constituyen una conquista indiscutible del pensamiento avanzado de la humanidad. Esta teoría nació a principios del siglo XX, en el período del resquebrajamiento de los viejos conceptos y representaciones de la mecánica clásica que tiene su origen en Newton. Hacia fines del siglo XIX, la física clásica tropezó con una serie de fenómenos en la Naturaleza –especialmente, los problemas de la electrodinámica de los cuerpos en movimiento–, acerca de los cuales no estaba en condiciones de dar una explicación satisfactoria. La física clásica requería la presencia obligatoria de un mundo material especial, el éter, en relación al cual debía efectuarse el movimiento de los cuerpos. Pero los experimentos emprendidos a fin de determinar el movimiento de la tierra respecto al tal éter, no dieron resultado: no se logró revelar ningún éter. Surgió entonces la teoría de la relatividad (1905), creada fundamentalmente por Einstein. Para explicar las dificultades relacionadas con la negación del éter, la teoría de la relatividad modificó radicalmente las antiguas representaciones de la física clásica sobre el espacio y el tiempo. En el creador de la mecánica clásica, Newton, el tiempo y el espacio aparecen como entes autónomos, separados de la materia y separados entre sí. La teoría de la relatividad establece la estrecha conexión mutua del espacio y del tiempo y la de ambos con el movimiento de la materia. En el movimiento se revela el carácter relativo del espacio y del tiempo. Esta relatividad está relacionada con el hecho de que las extensiones espaciales y las duraciones se representan diversas desde el punto de vista de los cuerpos en distinto movimiento. La relatividad del espacio y del tiempo no niega, ni mucho menos, su carácter objetivo y absoluto en el sentido filosófico, como formas objetivas de existencia de la materia que no dependen de ninguna medida, que descubren, como lo señaló el propio Einstein, lo que realmente tiene lugar en la Naturaleza. Esta tesis es establecida ya en la llamada teoría restringida de la relatividad que examina el movimiento relativo uniforme y rectilíneo de los cuerpos. La teoría general de la relatividad, formulada por Einstein hacia 1916, examina cualquier movimiento de los cuerpos materiales, ampliando así las conclusiones de la teoría restringida de la relatividad. La teoría general de la relatividad ofrece una nueva tesis sobre la gravitación, distinta de la de Newton. La nueva teoría niega la acción a distancia, a través del espacio “vacío”; por el contrario, según ella, todo el espacio universal aparece lleno de campos gravitatorios materiales. Sobre la base de la nueva teoría de la gravitación llegaron a explicarse ciertos fenómenos que la física clásica encontraba difícil de explicar. Las observaciones, en lo fundamental aunque no siempre de una manera suficientemente exacta, confirman la justeza del cálculo de la teoría general de la relatividad sobre el desplazamiento de las órbitas de los planetas (al ejemplo del planeta Mercurio), sobre la desviación del rayo de luz en un campo gravitatorio (el “efecto de Einstein”) y otros. En la teoría de la relatividad adopta una nueva forma la ley de la conservación y transformación de la energía. Según esta teoría, la masa del cuerpo está íntimamente relacionada con su energía, y esta ley es formulada en la teoría de la relatividad como la ley de la conservación y transformación de la energía-masa, hallando en tal forma una completa confirmación y permitiendo explicar una serie de fenómenos, como, por ejemplo, la desviación que experimenta el peso atómico de los elementos químicos en relación con los números de masa, &c. En general, la teoría de la relatividad representa el último paso importante hacia adelante en el desarrollo de los conocimientos humanos. Pero, como cualquier teoría, tampoco ésta es un sistema absoluto de conocimientos y todavía no puede explicar toda una serie de fenómenos. Las ideas fundamentales, esenciales, de la teoría de la relatividad son profundamente científicas. Pero los filósofos y sabios burgueses, entre ellos el propio Einstein, sacan de esta teoría deducciones erróneas, o sea, deducciones que no se derivan de ella con necesidad, deducciones idealistas, pseudocientíficas. Ya en 1922 escribía Lenin que “a la teoría de Einstein… se aferró ya una enorme masa de representantes de los intelectuales burgueses” que se preocuparon mucho de tergiversarla, particularmente, en cuanto a los problemas cosmológicos. Se hacen deducciones reaccionarias, infundados, sobre la finitud del mundo en el espacio y en el tiempo, lo cual conduce a reconocer un mundo del “más calle” y un creador. Por otra parte, la filosofía burguesa tergiversa la teoría de la relatividad, sustituyendo la relatividad de los fenómenos en el sentido físico por su relatividad en el sentido filosófico, es decir, predica el relativismo filosófico que niega el carácter objetivo y absoluto del movimiento, del espacio, del tiempo; el valor objetivo de nuestros conocimientos. Las concepciones filosóficas del propio Einstein no se distinguen, ni mucho menos, por su consecuencia: en ellas, los aspectos materialistas espontáneos se unen eclécticamente a una serie de tesis y deducciones machistas.

Diccionario filosófico marxista · 1946:297-298

Teoría de la relatividad

Teoría física que considera las propiedades de los cuerpos y de los campos físicos en función del movimiento. El estudio físico de las propiedades que poseen los objetos materiales en el espacio y en el tiempo (dimensiones de los cuerpos y duración de los procesos) constituye su parte esencial.

La teoría de la relatividad nació a comienzos del siglo XX, cuando se llegó a resolver las contradicciones profundas de la teoría del campo electromagnético y de las partículas materiales cargadas que lo crean. La teoría electrónica elaborada por Lorentz a fines del siglo XIX consideraba el campo electromagnético como un estado especial (especie de movimiento) de un medio homogéneo universal, el éter, que llenaba el espacio del universo. Se representaba al éter como un medio absolutamente permeable a través del cual las partículas (electrones) podían desplazarse sin obstáculos, sin que el éter, inmóvil, sufriera desplazamiento de sus partes, las unas respecto a las otras. De acuerdo con esta teoría, los campos electromagnéticos, engendrados por los electrones, se propagarían en el éter con una velocidad absoluta en relación al éter inmóvil (velocidad de la luz); la intensidad del campo dependería igualmente de la velocidad, con relación al éter, de las partículas cargadas. Este principio fundamental de la teoría electrónica según el cual, el campo es función de cierta velocidad absoluta de las partículas cargadas que lo originan, entró en contradicción con la mecánica de acuerdo con la cual las interacciones y los movimientos de los cuerpos están definidos únicamente por las distancias que los separan y por sus velocidades relativas. Fue además refutado por medio de experimentos directos (de Michelson y otros). No se pudo resolver esta contradicción sino abandonando la idea según la cual, el campo es un estado del medio inmóvil universal y, por consiguiente, desechando la propia hipótesis de la existencia de tal medio: el éter como substancia del campo.

Los físicos materialistas se pusieron a considerar el campo electromagnético como una forma específica de la materia ligada a la substancia y capaz de asegurar la transferencia de las acciones de ciertas partículas cargadas a otras partículas. La concepción del campo como forma de la materia fue enteramente confirmada por el descubrimiento de las transmutaciones recíprocas de las partículas materiales y de los cuantos del campo electromagnético (fotones). Se ha demostrado, al mismo tiempo, que la estructura del campo ligado a la partícula influye sobre numerosas propiedades importantes de ésta, en particular sobre su masa, sus dimensiones y la cadencia de los procesos que en ella se desenvuelven. Esas propiedades del campo, descubiertas recientemente, así como la variabilidad de las propiedades de las partículas y sus dependencias con relación al campo, formaron la base de la teoría de la relatividad.

La teoría de la relatividad fue desarrollada principalmente por Lorentz y Einstein. Einstein toma por punto de partida un principio que, generalizando la experiencia adquirida, expresa la ley general de la transferencia de las acciones de ciertas partículas materiales (sistemas) a otras partículas, en el campo. Según ese principio, la velocidad de propagación de las acciones en un campo electromagnético en el vacío (velocidad de la luz) es un valor límite; una partícula material no puede desplazarse con relación a un sistema material cerrado (sistema inercial) con una velocidad igual o superior a la velocidad de la luz en el vacío.

La teoría de la relatividad está fundada también en el principio de relatividad (conocido por la física clásica), según el cual la velocidad del movimiento inercial de un sistema material, tomado como un todo, con relación a los otros sistemas, no influye sobre las leyes del movimiento y de las interacciones de las partes del sistema; las acciones recíprocas de las partículas en un sistema tal, dependen únicamente de las distancias que los separan y de sus velocidades relativas.

Partiendo de esas ideas de la teoría de la relatividad, se ha llegado a varias conclusiones importantes. Así, según esta teoría, la estructura del campo electromagnético que liga las partículas materiales cargadas, cambia a medida que varía la velocidad de su movimiento. Las propiedades de la partícula, enumeradas más arriba, cambian a medida que varía su velocidad relativa; las dimensiones de una partícula animada de una gran velocidad (comparable a la de la luz) disminuyen, la cadencia del proceso se hace más lento, pero la masa aumenta infinitamente a medida que la velocidad de la partícula se aproxima a la de la luz. Estas conclusiones de la teoría de la relatividad han sido confirmadas por la experiencia, y se ha hecho una utilización especialmente extensa (en las reacciones nucleares) de la correlación entre la masa (m) y la energía (E): E = mv² (v, velocidad de la luz). La experiencia muestra que para energías muy grandes, las partículas materiales se transforman, en el momento de las interacciones, en otras partículas más estables en condiciones dadas; y el cálculo de estas transformaciones, que desempeñan un gran papel en la física del núcleo atómico, es imposible si no se tiene en cuenta la relación entre la masa y la energía.

Los principios expuestos forman la teoría de la relatividad restringida. El desarrollo de esas ideas aplicadas a la gravitación forma la teoría de la relatividad generalizada. Según ésta, las fuerzas de gravitación son manifestaciones del campo de gravitación material, cuya estructura depende de la repartición de las masas y de sus movimientos, y las acciones del campo de gravitación se propagan también con una velocidad finita. De la estructura del campo de gravitación dependen las propiedades de las magnitudes espacio-temporales (geometría del espacio-tiempo) que están así determinadas por la repartición y el movimiento de la materia. Ciertas conclusiones de la teoría de la relatividad generalizada han sido confirmadas experimentalmente. De ese modo, la teoría de la relatividad ha provocado un cambio radical de las ideas sobre el espacio, el tiempo, el campo y la masa, que habían dominado en el siglo XIX.

Antes de la aparición de la teoría de la relatividad, la física consideraba el espacio y el tiempo como objetos autónomos, existentes junto a la materia e independientemente de ella, como “receptáculos” vacíos para los objetos y los procesos. La física del siglo XIX admitía, siguiendo a Newton (ver) el carácter absoluto e inmutable de las leyes del espacio (geometría) y del tiempo: las magnitudes espaciales obedecen a la geometría de Euclides, las del tiempo a las leyes de la serie de los números. Este punto de vista metafísico sobre el espacio se halla indisolublemente ligado al punto de vista metafísico sobre la materia, según el cual ésta se compone de partículas de volumen invariable. La idea del espacio absoluto y del tiempo absoluto no está en contradicción manifiesta con las leyes de la mecánica newtoniana, según la cual, la masa del cuerpo no depende de la velocidad del movimiento y la velocidad del cuerpo puede crecer infinitamente. Las ideas metafísicas sobre el carácter absoluto de las magnitudes del espacio y del tiempo y sobre la inmutabilidad de las leyes que las rigen, fueron utilizadas por Kant (ver) como prueba de la presunta prioridad del espacio y del tiempo. El primer golpe a esas falsas ideas fue asestado por N. Lobachevski (ver) que demostró la existencia de geometrías no-euclidianas y que señaló el vínculo entre la geometría y la física, la dependencia del espacio con relación a la materia. Engels sometió las concepciones metafísicas del espacio y del tiempo a una crítica profunda. El materialismo dialéctico considera el tiempo y el espacio como formas de la existencia de la materia en movimiento. El espacio y el tiempo no existen al margen de las cosas que tienen cierta extensión y de los procesos materiales que tienen cierta duración. Las leyes del espacio y del tiempo están determinadas por las propiedades generales de la materia. Dado que no existe materia absolutamente homogénea y desprovista de propiedades, no hay tampoco espacio o tiempo absolutamente homogéneos que obedezcan a leyes idénticas, siempre y en todas partes. La teoría de la relatividad ha confirmado la concepción del materialismo dialéctico sobre el espacio y el tiempo. El vuelco radical de las nociones físicas de la materia, el descubrimiento de los campos, de la relación entre las propiedades de los cuerpos y la estructura de los campos que engendran, provocaron necesariamente el cambio de las concepciones físicas sobre las magnitudes espacio-temporales. Los físicos se vieron obligados a abandonar la teoría según la cual, el espacio y el tiempo son objetos especiales existentes fuera y al lado de la materia. La extensión (las dimensiones) así como la duración de los procesos, se revelaron como funciones del movimiento, y se revelaron también, vinculadas la una con la otra.

Los partidarios del idealismo “físico” (ver) interpretan de manera errónea el contenido de la teoría de la relatividad. Uno de los creadores de esta teoría, el gran físico Einstein, cuyo papel en la elaboración de sus principios físicos concretos había sido decisivo, dio, bajo la influencia de la filosofía “machista”, una interpretación idealista de ciertos principios de esa teoría. Presentaba la teoría de la relatividad como una deducción originada en ciertos postulados que se suponían aceptados condicionalmente, y que permitían “describir” las relaciones existentes entre las magnitudes del espacio y las del tiempo. Los adeptos de este punto de vista abandonan un estudio más profundo de los procesos de variación, en función de la velocidad, de las propiedades de los cuerpos animados de un movimiento muy rápido, dado que esas propiedades –inercia, extensión, &c.– son consideradas por ellos no como pertenecientes objetivamente a los cuerpos en movimiento, sino únicamente como resultados de ciertas operaciones consistentes en medir las relaciones puramente externas del cuerpo con otros cuerpos. Partiendo de la interpretación formalista de la teoría generalizada de la relatividad, se llegó a extraer la conclusión de la equivalencia del sistema de Copérnico (ver) y del de Ptolomeo. Esta afirmación es completamente falsa, puesto que niega la unidad material y genética del sistema solar, y conduce también a otras conclusiones erróneas, como por ejemplo, a la de la velocidad infinita del movimiento de los cuerpos celestes alejados en relación con la Tierra (en translación).

Los filósofos idealistas han utilizado la interpretación idealista de la teoría de la relatividad; algunos de ellos han llegado al extremo de afirmar que la cuarta dimensión del espacio existe realmente, que el mundo es finito, &c. Estos ejemplos muestran cómo una teoría justa y progresista es deformada y utilizada por los idealistas. Los físicos y los filósofos materialistas han refutado numerosas afirmaciones de los idealistas “físicos”. No obstante, la física no ha resuelto todavía el problema de la justificación consecuente, dialéctica y materialista de la teoría de la relatividad, ni puesto en claro las vías del desarrollo ulterior de esta teoría.

Diccionario filosófico abreviado · 1959:490-492

Teoría de la relatividad

Teoría física según la cual los procesos físicos transcurren uniformemente en todos los sistemas que, uno respecto a otro, se mueven rectilínea y uniformemente (teoría especial de la relatividad) y también con movimiento acelerado (teoría general de la relatividad). De esto se sigue que acerca del movimiento del sistema sólo puede juzgarse por el cambio de las distancias entre los cuerpos que forman dicho sistema y otros cuerpos (“cuerpos de referencia”) cuya presencia –y sólo ella– hace que tenga sentido el concepto de movimiento. Dicha teoría fue formulada por Einstein en 1905 (teoría especial) y en 1916 (teoría general) y parte del denominado principio clásico de la relatividad de Galileo-Newton, según el cual los procesos mecánicos se producen del mismo modo en sistemas que se mueven uno respecto a otro rectilínea y uniformemente. El avance de la óptica y de la electrodinámica llevó a la conclusión de que ese principio es aplicable a la difusión de la luz, es decir, de las ondas electromagnéticas (independencia de la velocidad de la luz respecto el movimiento del sistema). Dicha conclusión fue explicada por la teoría especial de la relatividad, que renuncio al concepto de tiempo absoluto, al de simultaneidad absoluta y al de espacio absoluto. Según Einstein, el curso del tiempo depende del movimiento del sistema, y los intervalos de tiempo se modifican de tal modo que la velocidad de la luz, en el sistema dado, no cambia en dependencia del movimiento de éste. Se modifican, asimismo, las proporciones espaciales. De estas premisas se infirió gran número de conclusiones físicas, que suelen denominarse “relativistas”, es decir, basadas en la teoría de la relatividad. No hay que confundirlas con el relativismo filosófico, que niega el carácter objetivo de los conocimientos científicos. Entre tales conclusiones físicas, adquirió singular significado la relación de Einstein, según la cual la masa de un cuerpo es proporcional a su energía. Esta correlación es muy aplicada en la práctica. En 1907-1908, de la teoría de la relatividad se sacó la conclusión de que para describir los procesos físicos es necesario utilizar la geometría tetradimensional (Espacio multidimensional, Minkowski). Prosiguiendo sus investigaciones, llegó Einstein a la teoría general de la relatividad. En la mecánica clásica, el movimiento acelerado posee un sentido absoluto, pues va acompañado de la aparición de las fuerzas de inercia, ausentes en los sistemas que no experimentan aceleración. Las fuerzas de la inercia permiten hablar de movimiento acelerado sin indicar el sistema de referencia respecto al cual la aceleración se produce. Einstein partió de que las fuerzas de la inercia dependientes de la aceleración son equivalentes a las fuerzas de la gravedad que provocan aceleraciones análogas de los cuerpos en sistemas inmóviles o que se mueven sin aceleración. De ahí se desprende que tampoco el movimiento acelerado es absoluto: el movimiento de un sistema que se acelera, si falta el campo de gravitación, no puede distinguirse, por sus efectos internos, del reposo del sistema o de su movimiento uniforme y rectilíneo en el campo de gravitación. La teoría general de la relatividad, por su contenido fundamental, constituye una nueva teoría de la gravitación. Se basa en la conjetura de que el espacio-tiempo tetradimensional en que actúan las fuerzas de la gravitación se subordina a las correlaciones de la geometría no euclidiana. Las correlaciones de la geometría no euclidiana en un plano pueden representarse de manera concreta en calidad de relaciones euclidianas habituales en las superficies curvas. Einstein, por analogía; interpreta la desviación de las correlaciones geométricas respecto a las euclidianas, en el espacio-tiempo tetradimensional, como curvatura del espacio-tiempo. Identificó tales curvaturas con la acción de las fuerzas de gravitación, con los campos de gravitación. La gravitación es una curvatura del espacio-tiempo. Semejante conjetura se vio confirmada en 1919 por las observaciones astronómicas que pusieron de manifiesto cómo el rayo de una estrella, prototipo de la línea recta, se curva en la proximidad del Sol bajo el influjo de la gravitación. La teoría general de la relatividad, a diferencia de la teoría especial, no ha adquirido aún el carácter de concepción física indiscutible. Las conclusiones filosóficas de la teoría de la relatividad confirman plenamente las ideas del materialismo dialéctico y las estimaciones dadas por Lenin en Materialismo y empiriocriticismo sobre el desarrollo de la física moderna. Las corrientes idealistas y positivistas de la filosofía burguesa han procurado utilizar la teoría de la relatividad para afirmar el carácter subjetivo de la ciencia y la dependencia de los procesos físicos respecto a la observación. El sentido verdadero de la teoría de la relatividad estriba en afirmar la independencia de los objetos físicos respecto a la elección de los cuerpos de referencia: dichos procesos transcurren uniformemente en todos los sistemas. La teoría de la relatividad proporciona una visión de los procesos objetivos más exacta que la de la mecánica clásica, refleja la realidad objetiva.

Diccionario filosófico · 1965:452-453

Teoría de la relatividad

Teoría física del espacio y el tiempo, formulada en 1905 (teoría especial) y en 1916 (teoría general) por Einstein. El desarrollo de la óptica y la electrodinámica condujo a la renuncia al concepto de tiempo absoluto, simultaneidad absoluta y espacio absoluto. Según la teoría especial de la relatividad la marcha del tiempo depende del movimiento del sistema, y los intervalos de tiempo (lo mismo que las escalas espaciales) cambian de modo que la velocidad de la luz en el sistema no cambia en dependencia de su movimiento. De estas premisas se dedujeron numerosas conclusiones físicas que se suele llamar “relativistas”, es decir, fundadas en la teoría de la relatividad. Entre ellas adquirió especial importancia la correlación de Einstein, según la cual la masa del cuerpo es proporcional a su energía y la cual se utiliza ampliamente en la física nuclear moderna. Desarrollando y sintetizando la teoría especial de la relatividad, Einstein llegó a la teoría general de la relatividad, que por su contenido fundamental constituye una nueva teoría de la gravitación. La misma se apoya en la suposición de que el espacio-tiempo cuatridimensional, en el que rigen las fuerzas de la gravitación, se subordina a las correlaciones de la geometría no euclidiana. Einstein consideraba como curvatura del espacio-tiempo el hecho de que en el espacio-tiempo cuatridimensional las correlaciones geométricas se desvíen de las euclidianas. Identificó tal curvatura con la acción de las fuerzas de la gravitación. En 1919 esta suposición fue confirmada por las observaciones astronómicas, las cuales mostraron que el rayo de una estrella, como prototipo de la línea recta, se encorva cerca del Sol bajo la influencia de la gravitación. La teoría general de la relatividad no ha cobrado hasta la fecha el carácter de concepción física acabada e incuestionable, que posee la teoría especial. Las conclusiones filosóficas de la teoría de la relatividad confirman plenamente y enriquecen las ideas del materialismo dialéctico. La teoría de la relatividad mostró la ligazón indisoluble existente entre el espacio y el tiempo (esta ligazón la expresa el concepto único de intervalo espacio-temporal), así como entre el movimiento material, por una parte, y sus formas de existencia espacio-temporales, por la otra. La determinación de las propiedades espacio-temporales en dependencia de las peculiaridades del movimiento material (“dilatación” del tiempo, “curvatura” del espacio) puso de manifiesto la estrechez de las representaciones de la física clásica sobre el espacio y el tiempo absolutos y la ilegitimidad de su aislamiento de la materia en movimiento. La teoría de la relatividad constituye una sintetización racional de la mecánica clásica y la expansión de los principios de la mecánica a la esfera del movimiento de los cuerpos con velocidades próximas a la de la luz. Las corrientes idealistas y positivistas de la filosofía burguesa trataron de utilizar la teoría de la relatividad como motivo para afirmar que la ciencia tiene un carácter subjetivo y que los procesos físicos dependen de la observación. Sin embargo no se debe confundir la teoría de la relatividad o la mecánica relativista con el relativismo filosófico, que niega la objetividad del conocimiento científico. La teoría de la relatividad refleja la realidad con mayor exactitud que la mecánica clásica.

Diccionario de filosofía · 1984:370