En 1905, Einstein podría haber decidido seguir el postulado de la relatividad y utilizar las ecuaciones de Maxwell para proceder desde allí. La lógica podría haber desaparecido:
- Las leyes de la naturaleza son las mismas en todos los marcos inerciales [postulado]
- Entre las leyes de la naturaleza están las ecuaciones de Maxwell
- Las ecuaciones de Maxwell implican que la velocidad de la luz es constante en al menos un marco inercial
- Por lo tanto, por el postulado de la relatividad, la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos inerciales [ idéntico al postulado de la luz, pero ahora derivado ]
- [El resto de la discusión continúa como antes]
Hay al menos dos razones por las que Einstein no hubiera querido ejecutar esta línea de argumentación en 1905. Una es que planteó una pregunta importante, una que no se resolvió en ese momento. El otro era la escala de su ambición: Einstein quería construir algo para las edades, y sabía exactamente cómo hacerlo.
El primer pensamiento es algo trivial. La cadena de lógica anterior simplemente plantea una pregunta importante: ¿cómo se deben interpretar las ecuaciones de Maxwell? Porque es posible interpretar las matemáticas de dos maneras:
- ¿Podría un flatlander suficientemente avanzado abrir su ojo o de otro modo diseñar y utilizar la tecnología flatland para percibir algo en la tercera dimensión, sin que esa cosa tridimensional se cruce directamente con el plano de su mundo?
- ¿Cómo definir la física?
- ¿Es el tiempo físico?
- ¿Cuál es la relación en física entre el principio de incertidumbre y el problema de medición?
- ¿Cuán legítimo es "El fin de la certeza" de Ilya Prigogine?
- Las ecuaciones de Maxwell son leyes básicas de la naturaleza, válidas en todos los marcos de inercia.
- Las ecuaciones de Maxwell implícitamente * implican la existencia de un marco privilegiado: este es el único en el que son completamente válidos
La primera interpretación se supone en la cadena de razonamiento anterior; pero en 1905, todos los contemporáneos de Einstein asumieron la segunda interpretación. ¡Eso es (algo de) de lo que se trataba el éter luminífero! Fue la sustancia cuyo resto definió el marco privilegiado en el que las ecuaciones de Maxwell eran válidas. La suposición era que la teoría se mantenía solo como una aproximación cuando la aplicabas en otros marcos (como un marco de laboratorio en la tierra).
Entonces, para llegar a sus conclusiones, Einstein necesitaba que sus contemporáneos cambiaran su interpretación de la segunda a la primera. ¿Por qué harían esto? Esto es lo que su argumento pretende convencerlos de que hagan. Entonces, al asumirlo desde el principio, él está rogando la pregunta.
Pero, esto todavía deja a Einstein con un enfoque claro. Podría haber sustituido el postulado de la luz, algo que podríamos llamar “el postulado de Maxwell”. Lo que se podría expresar de esta manera:
- Las ecuaciones de Maxwell son leyes básicas de la naturaleza, válidas en todos los marcos de inercia.
es decir, podría simplemente postular la primera interpretación anterior, y usarla para llegar a sus conclusiones en lugar del postulado ligero. ¿Por qué no hizo esto, especialmente debido a sus repetidos elogios por la teoría de Maxwell?
Ahora llegamos a la segunda razón. Einstein estaba tratando de crear algo duradero.
Y fue un profundo pensador sobre la filosofía de la física, así como sobre la física misma. Tenía claro cómo quería que funcionara la estructura lógica de su teoría de la relatividad.
Podemos distinguir varios tipos de teorías en física. La mayoría de ellos son constructivos. Intentan construir una imagen de los fenómenos más complejos a partir de los materiales de un esquema formal relativamente simple a partir del cual parten.
Así, la teoría cinética de los gases busca reducir los procesos mecánicos, térmicos y de difusión a los movimientos de las moléculas, es decir, construirlos a partir de la hipótesis del movimiento molecular. Cuando decimos que hemos logrado comprender un grupo de procesos naturales, invariablemente queremos decir que se ha encontrado una teoría constructiva que cubre los procesos en cuestión.
Junto con esta clase de teorías más importante, existe una segunda, que llamaré “teorías de principios”. Emplean el método analítico, no el sintético. Los elementos que forman su base y punto de partida no son hipotéticamente construidos sino empíricamente descubiertos, características generales de los procesos naturales, principios que dan lugar a criterios matemáticamente formulados que los procesos separados o las representaciones teóricas de los mismos deben satisfacer.
Así, la ciencia de la termodinámica busca, por medios analíticos, deducir las condiciones necesarias, que los eventos separados deben satisfacer, del hecho universalmente experimentado de que el movimiento perpetuo es imposible. Las ventajas de la teoría constructiva son la integridad, la adaptabilidad y la claridad, las de la teoría principal son la perfección lógica y la seguridad de los fundamentos.
La teoría de la relatividad pertenece a la última clase.
(Einstein, 1919)
Entonces, Einstein tenía como objetivo construir una teoría principal. En otra parte, Einstein habla sobre las características de las mejores teorías principales:
Una teoría es más impresionante cuanto mayor es la simplicidad de sus premisas, más diferentes tipos de cosas se relacionan y más amplia es su área de aplicabilidad. Por lo tanto, la profunda impresión que la termodinámica clásica me causó. Es la única teoría física del contenido universal que estoy convencido de que nunca será derrocada, en el marco de la aplicabilidad de sus conceptos básicos.
(Einstein, Notas autobiográficas)
Ante esto, Einstein querría construir su teoría con los principios más simples posibles. Entonces, una cosa que definitivamente no hubiera querido hacer sería construir la validez de la teoría de Maxwell en su andamiaje lógico. Aunque el electromagnetismo fue grandioso (y aunque Einstein lo elogió) fue una teoría constructiva, podría estar equivocado y tener ámbitos de aplicabilidad limitados.
Entonces, Einstein fue por simplicidad y claridad; extrayendo el único elemento que necesitaba de Maxwell: la constancia de la velocidad de la luz. No necesitaba nada más. Descartó el resto, y puso ese hecho puro como su postulado.
Einstein tenía razón al tomar este camino. Su enfoque dio sus frutos en el sentido de que la relatividad puede aplicarse mucho más allá del ámbito del electromagnetismo clásico, por ejemplo, en teorías cuánticas.
Poner su postulado de luz separado del electromagnetismo de Maxwell le permitió a Einstein hacer algo extraordinario: crear una teoría para sobrevivir al padre que lo inspiró.
[*] O incluso explícitamente . El propio Maxwell tenía un sustrato mecánico que subyace a las ecuaciones: la estructura de este sustrato definió el marco privilegiado en el que se encontraban.