Què passaria si poguéssim córrer al costat d'un llamp de llum, exactament a la seva mateixa velocitat? Ho veuríem avançar al nostre costat com si surés immòbil en l'aire? Aquesta va ser una de les preguntes que es va fer Albert Einstein quan tenia tot just 16 anys. I encara que sembli una fantasia, d'aquesta pregunta va néixer una de les teories més revolucionàries de la història: la relativitat especial.
En 1905, amb 26 anys i treballant en una oficina de patents a Suïssa, Einstein va publicar un article titulat «Sobre l'electrodinàmica dels cossos en moviment». Amb aquest text, va resoldre un conflicte que portava anys inquietant als científics: com entendre el comportament de la llum i el moviment sense contradiccions. En aquells dies, la ciència creia que la llum, com qualsevol ona, necessitava un mitjà per a propagar-se. Així com el so viatja a través de l'aire, es pensava que la llum havia de fer-ho a través d'una substància anomenada èter, que ompliria tot l'espai. Aquest «èter lumínic» havia de ser estrany: invisible, sense massa, però rígid i elàstic al mateix temps per a poder transmetre ones de llum. Un mitjà del qual, curiosament, mai s'havia aconseguit detectar ni rastre.
Per a comprovar la seva existència, en 1887 els físics Albert Michelson i Edward Morley van realitzar un experiment molt enginyós: van intentar mesurar si la velocitat de la llum canviava depenent de la direcció del moviment de la Terra a través del suposat èter. Si el planeta es desplaçava dins d'aquest mitjà, la llum hauria d'anar més ràpid o més lent segons es mesurés a favor o en contra del «vent d'èter». Però el resultat va ser clar: la llum es movia sempre a la mateixa velocitat. No importava com ni des d'on es mesurés. Aquest resultat desconcertant va posar en crisi tota la física clàssica. Com podia ser que la llum no es comportés com la resta de les coses?
Einstein va oferir una resposta radical però elegant: potser l'èter no era necessari per a entendre aquests fenòmens, i la llum no necessitava cap mitjà per a propagar-se. Va proposar que tots els observadors que es mouen a velocitat constant entre si —és a dir, sense acceleracions— experimenten les lleis de la física de la mateixa forma. Això és una cosa que se sabia des de l'antiguitat, Galileu posa l'exemple d'un observador viatjant en un vaixell que navega plàcidament sobre un riu, en contrast amb un altre observador fix en la riba. Tots dos interpreten de la mateixa manera la caiguda d'un cos cap al sòl en el seu propi sistema. La novetat d'Einstein és que aquesta relativitat s'aplicava a totes les lleis de la física, i no sols a la mecànica. D'aquesta manera introdueix el primer postulat de la seva teoria de la relativitat especial: les lleis de la Física són les mateixes en tots els sistemes inercials i d'ell es dedueix, per tant, la impossibilitat de detectar cap moviment absolut.
Si això és així, cal preguntar-se què es veuria si es corregués a la velocitat de la llum, en paral·lel a un llamp de llum. Seria possible veure un raig de llum «quiet»? I aquí s'introdueix el segon postulat: contraintuïtivament al que pogués semblar, la resposta és que no, la llum sempre va a la velocitat de la llum, independentment de l'estat de l'observador. Si, estant en un tren, es llança una pedra en la mateixa direcció, la velocitat de la pedra serà la velocitat del tren sumada a la velocitat amb que es llança la pedra. No ocorre el mateix en encendre una llanterna, la llum no anirà a la velocitat del tren sumada a la velocitat de la llum, aquesta sempre anirà a la velocitat de la llum. Sabem que la velocitat és espai dividit per temps, llavors, perquè això sigui possible, alguna cosa ha d'ajustar-se en l'equació. Si la velocitat de la llum no canvia, llavors han de canviar les nostres mesures de temps i espai. En altres paraules: el temps pot transcórrer més lent per a qui es mou, i les distàncies poden escurçar-se.
Quan un observador en repòs calcula la velocitat d'un objecte en moviment, el que fa és mesurar la distància que recorre respecte a la seva posició dividida pel temps que triga a recórrer-la. Si aquest mateix observador es mou al costat de l'objecte, la distància relativa entre tots dos canvia més lentament, per la qual cosa mesurarà una velocitat menor o fins i tot nul·la. Per exemple, un radar de trànsit fix i el velocímetre d'un cotxe en moviment solen coincidir en la velocitat mesurada. Però si el radar estigués instal·lat en un altre cotxe en marxa, exactament a la mateixa velocitat, la distància relativa entre tots dos no canvia, per la qual cosa mesurarà una velocitat nul·la. Això mostra que la velocitat depèn del sistema de referència des del qual es mesura. En canvi, amb la llum això no ocorre: la seva velocitat és sempre la mateixa per a tots els observadors, estiguin quiets o en moviment. Llavors, si ens desplacem en paral·lel a la llum, de tal manera que la distància no varia i hem dit que la velocitat de la llum també és una constant, només ens queda modificar l'altre element de l'equació: el temps. Així apareix la dilatació del temps, un ajust necessari perque les lleis de la física es compleixin fins i tot quan la intuïció falla.
Això pot semblar estrany, però està demostrat: el temps i l'espai no són absoluts, com pensava Newton, sinó relatius a l'observador. I no és només teoria. Avui, els satèl·lits dels sistemes GPS ajusten els seus rellotges perquè, en estar en moviment respecte a la Terra, experimenten una lleugera dilatació del temps, tal com va predir Einstein. Tot això va començar amb una simple pregunta d'un adolescent curiós: podria la llum quedar-se quieta? La resposta, sorprenentment, és que no. La llum mai es deté, ni tan sols per a qui viatja al costat d'ella. Però gràcies a aquesta pregunta, Einstein ens va obligar a replantejar-nos alguna cosa que donàvem per fet: que el temps, l'espai i el moviment són més complexos —i fascinants— del que semblen.
Sense comentaris
Per a comentar és necessari estar registrat a Diari de Balears.
De moment no hi ha comentaris.