Xavier García Raffi - La teoría de la relatividad y los orígenes del positivismo lógico

Expondremos, en primer lugar, los elementos claves de la teoría de la relatividad y sus antecedentes históricos. Cómo estos elementos fueron interpretados por el empirismo inicialmente como un reconocimiento de su filosofía desde la ciencia para poco a poco empezar a percibir las discordancias que la teoría encerraba respecto a la ingenua visión inicial que la consideraba una muestra de una ciencia elaborada sobre bases rigurosamente empíricas. El enfrentamiento se radicalizó en el caso de Ernst Mach, un enfrentamiento que hizo consciente al propio Einstein de hasta qué punto se había alejado del modelo de ciencia empírica defendido por éste, una vez superada la fase de crítica de los elementos «metafísicos» newtonianos, y reflexionar sobre si la creatividad teórica podía quedar encerrada en los límites epistémicos propuestos por Mach.

Pasaremos después a exponer los intentos más importantes de reconstrucción del mundo físico relativista a cargo de Russell –uno de los principales divulgadores de la teoría de la relatividad– y su creciente alarma ante lo que consideraba un alejamiento de la teoría de la experiencia sensible, alejamiento en el que veía el peligro de que las teorías científicas quedaran al margen de la contrastación empírica.

A continuación, expondremos la nueva metodología lógica de Whitehead destinada a asociar la experiencia con los complejos conceptos relativistas, cómo fue utilizada en el proceso de construcción lógico de la realidad y las consecuencias que tuvo para Whitehead su fracaso que le impulsó a un sorprendente abandono de la filosofía científica y su dedicación a la elaboración de una metafísica de nuevo cuño.

Por último, presentaremos las características del proyecto de construcción lógica de la realidad más elaborado, el de Rudolf Carnap. Justificaremos que el proyecto renunciaba a un proceso autónomo de construcción lógico de la realidad supeditando todos sus pasos a la física. Esta tutela daba por hecho la imposibilidad de conectar experiencia y física sino era sobre la base y en los términos marcados previamente por la física que determinaba lo que era y no era significativo en la experiencia sensorial.

El fenomenalismo fue la principal base de la epistemología del naciente Círculo de Viena. Los problemas a los que en el terreno epistemológico se enfrentó el positivismo lógico quedaron marcados por el programa. Su sustitución por el fisicalismo –un cambio con el que se obviaba la necesidad de la reconstrucción fenoménica de la realidad– no supuso la eliminación de sus objetivos que continuaron intocados. El debate entre la filosofía y la relatividad producido en el fenomenalismo generó por tanto el núcleo básico del programa del positivismo lógico. La epistemología del positivismo aparece así no como un producto ex novo sino como el resultado de dos décadas de esfuerzos por constituir una filosofía científica en lucha constante con las crecientes exigencias marcadas por la relatividad, la teoría científica revolucionaria del siglo XX de la que ninguna filosofía renovadora podía quedar al margen.

1.Con contribuciones tan destacadas como las de los profesores J. M. Sánchez Ron, T. F. Click y G. Holton de las que este estudio es deudor.

2.B. Russell: Our Knowledge of the External World as a Field for Scientific Method in Philosophy , Londres, The Open Court, 1914. Reimpresión revisada en Londres, George Allen and Unwin, 1926, p. 106.

3.B. Russell: «The Relation of Sensedata to Physics», Scientia , 4 (1914), reeditado en Mysticism and Logic and Other Essays , Londres, George Allen and Unwin, 1918, p. 149.

Un escéptico Einstein reflexionaba que quizás se hubiera evitado malentendidos entre los legos y cientos de explicaciones si hubiera llamado a su teoría la de las igualdades en vez de relatividad, pues el público había creído que bajo la palabra relatividad la teoría proponía un confuso relativismo en el que todo valía y todo era posible en vez de un principio de relatividad, un principio esencial para poder establecer leyes físicas válidas para la totalidad de la Naturaleza, un principio con el que había conseguido integrar bajo una única pauta todos los campos de la física.

La física ha de garantizar la objetividad de la descripción de los fenómenos. Sólo sobre rasgos físicos permanentes puede obtenerse la base suficiente para el establecimiento de leyes que sean las mismas para cualquier observador y válidas en toda la Naturaleza. Un rasgo físico que no resulta alterado para distintos observadores se denomina invariante y todo principio que señale cuáles son los invariantes es un «principio de relatividad». La formulación de un principio de relatividad constituye la tarea esencial de la física, el principio al que todas las leyes deben ajustarse.

Dado que para la física un observador es equivalente a un sistema de referencia, es decir, a un eje de referencia espacial y temporal respecto a los que describir un fenómeno, un principio de relatividad equivale a un conjunto de transformaciones que hacen que una propiedad invariante lo sea en todos los sistemas de referencia y, por tanto, que una ley física aparezca como invariante para cualquier sistema de referencia. Un principio de relatividad garantiza, en último término, que no existe ningún sistema privilegiado para la observación de la Naturaleza y que desde todos los sistemas podemos alcanzar leyes equivalentes. La historia de la física será la historia de la extensión del principio de relatividad a medida que un conocimiento más profundo de la Naturaleza hacía cada vez más compleja la transformación entre sistemas.

Existen diferentes casos a los que aplicar un principio de relatividad entre los sistemas de referencia. El caso más elemental sería aquel en que los observadores se encuentran en reposo frente a una Naturaleza estática. El principio de relatividad indicaría las propiedades geométricas de los fenómenos que se mantienen en los diferentes puntos de vista posibles. Si el fenómeno observado no fuera estático y sufriera cambios o estuviera en movimiento, deberíamos contar en su descripción con el tiempo para lo cual los distintos observadores sincronizarían sus instrumentos de medición del tiempo.

La segunda posibilidad es que los observadores estén en movimiento. Este era el caso fundamental en la mecánica newtoniana al que aplicar un principio de relatividad. El principio estaba restringido al caso en que los observadores se encontraran entre sí en movimiento uniforme, pues sólo para un sistema en movimiento uniforme o sistema inercial es posible referir todas las invariantes fundamentales de la física clásica. Así, la fórmula fundamental de la mecánica newtoniana (F = m dv/dt) es idéntica en todos los sistemas inerciales, proporcionando los mismos valores a las invariantes «masa» y «fuerza». Precisamente por ser ésta la condición, el principio de relatividad de la física clásica es conocido como principio de relatividad de Galileo por ser él quien formuló el principio de inercia en el que se basa la definición de sistema inercial. Las ecuaciones de transformación entre sistemas se conocen por tanto como galileanas.

Para su funcionamiento, las transformaciones galileanas necesitan que se cumplan dos condiciones: la validez de la geometría euclidiana y la existencia de una simultaneidad absoluta entre dos sistemas cualesquiera. La validez de la geometría euclidiana garantizaba la invariabilidad de las longitudes y la indeformabilidad de las varas de medir sin importar la velocidad del movimiento al que se encuentran sometidas. Todos los cuerpos son, en la mecánica clásica, rígidos a cualquier velocidad. La congruencia entre dos longitudes en dos puntos cualesquiera del espacio es total y éste se considera que es homogéneo e isotrópico. La coincidencia en las experiencias realizadas en un contexto de bajas velocidades y débiles campos gravitatorios convirtió este supuesto en un principio a priori por encima de cualquier comprobación experimental.